ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1986-38 issue october

•^.

t^t

""' "'.'fs^''^"

f

' ^ ^ ^ ^ t t ï> «••''ir

j '^•*wr-''>^ Vm^^'•

*

•

^

:'*^

. ':

1

Ëi XidtoJ^yllukj

1

< i

*I^9MTI|

V-Atj.

nicad-akku's laden l j uit de auto-akku

M

FET-tester veld-effekt of veld-defekt?

auto-antenne klein, maar zeer aktief

inmaakthermometer elektronica in de keuken

4® jaargang nr. 10 oktober 1986 ISSN 0167-7349 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/Elel
Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven

>IUNTE?

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

Voor het o p b o u w e n van Elex-schakelingen h e b b e n w i j speciale p r i n t e a o n t w o r p e n . W e h e b b e n niet gekozen voor een aparte print v o o r elke s c h a k e l i n g , maar v o o r een s t a n d a a r d p r i n t . Deze s t a n d a a r d p r i n t is z o d a n i g van k o p e r b a n e n en gaatjes voorzien dat ze z o w e l v o o r een eigen o n t w e r p als v o o r een uit Elex g e b r u i k t kan w o r d e n . De gaatjes zijn volgens het g e n o r nialiseerde raster 2,54 m m (1/10 inch) g e b o o r d , zodat alle e l e k t r o n i c a - o n d e r d e l e n ( w e e r s t a n d e n , k o n d e n s a t o r e n , IC's, enz.) passen. D o o r e r v o o r te zorgen dat je een paar Elex p r i n t e n in v o o r r a a d h e b t , k u n je m e t e e n aan de slag als je een bepaalde schakeling w i l b o u w e n . Er h o e v e n geen speciale, dure p r i n t e n besteld te w o r d e n en je h o e f t ook niet aan de g a n g met bakken etszuur o m zelf een print te v e r v a a r d i g e n . E i e x - p r i n t e n z i j n v e r k r i j g b a a r in d r i e f o r m a t e n : formaat 1

Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom

(1/4 X

euroformaat)

40 mm X 100 mm /^ 5 , - / B f r s . 99

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 publikati&teanvaardt, is zij gerechtigd deze op haar kosten te (doen) bewerken; de uitgeefster is tevens gerechtigd een bijdrage te (doen) vertalen en voor haar andere uitgaven en aktiviteiten te gebruiken tegen de daarvoor bij de uitgeefster gebruikelijke vergoeding. Nadrukrecht; Voor Duitsland; Elektor Verlag GmbH, 5100 Aken. " Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1986 Printed in the Netherlands Druk: NDB, Zoeterwoude

V7

'vak

lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers 10-02 — elex

Techn. illustraties: L.M. Martin

(1/2 X e u r o f o r m a a t ) 80 m m X 100 m m / ^ 9 , 5 0 / B f r s . 187

Fotografie: J.M.A. Peters Abonnementen: T.H.H. Dewitte Jaarabonnement Nederland België buitenland f 47,50 Bfrs. 980 f 67,50 Studie-abonnement f 3 8 , - (Bfrs. 784) 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 4,75; België Bfrs. 98 Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Hoofd adv.-exploitatie E.A. Hengelmolen

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

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

Voor de " k u r s u s D I G I - t a a l " is een e x p e r i m e n t e e r p r i n t verkrijgbaar: digi-trainer, bestelnr. 83601 / 32,70 Bfrs. 644

r^-EXPERIMENTEERSYSTEEMi juni 86659 - Basisprint 86660 - 5 V n e t v o e d i n g juli 86661 - e x p e r i m e n t e e r p r i n t augustus 86717 - + / - 15-volt-voeding september 86681X - s i n u s g e n e r a t o r 86688X transistor als schakelaar oktober 86723X - k o m p l e m e n t a i r e e i n d t r a p 86687X - t r a n s i s t o r en relais

f 3 4 , - / B f r s . 670 f 9,65/Bfrs. 190 f 15,20/Bfrs. 300 f 16,40/Bfrs. 323 f 12,40/Bfrs. 244 f 9,75/Bfrs. 192 f 10,40/Bfrs. 205 f 9,75/Bfrs. 192

Verzend- en a d m i n i s t r a t i e k o s t e n /" 3 , 5 0 - B f r s . 69 per bestel l i n g . Elex p r i n t e n zijn in de meeste elektronica zaken verkrijgbaar. Ze zijn o o k rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit b l a d , of t e g e n v o o r u i t b e t a 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 d e s b e t r e f f e n d e p r i n t . Ook via de " d a t a b a n k " (zie k o l o f o n ) kan besteld w o r d e n .

oktober 1986

DEZE l\/IAAI^D inhoud zelfbouwprojekten

binnenkort In november natuurlijk weer een keur van onderwerpen. We lichten er twee zelfbouwprojekten uit: een KG-ontvanger en een miniFM-radiootje. Het eerste is een interessant ontwerp, omdat het is opgezet als converter om in kombinatie met een gewone middengolf-radio te worden gebruikt. Het tweede is gewoon een heerlijk speledingetje dat eigenlijk iedereen zou moeten bouwen! Tot volgende maand.

De afstand tussen fotografie en elektronica wordt steeds kleiner. Kamera's worden steeds "elektronischer". In dit nummer nemen we er eens eentje onder de loep. (foto: A. Hermann, Aken)

inmaakthermometer + miditimer Twee handige keukenhulpjes, die het lastige inmaken een stuk vergemakkelijken. Als het nu nog mis gaat, ligt het aan u zelf!

30, 32 ."^. T

l — l •

pir,

automobiele akkulader Met deze schakeling kunnen de nicad-akku's van videokamera's, computers en walkmans ook buitenshuis worden opgeladen. . .zolang er maar een auto bij de hand is.

11 auto-binnenantenne De ideale antenne bestaat niet, maar deze komt er dicht bij: hij werkt prima, kost weinig en ii ^ vernielers kunnen er niet bij. J, Q

i — 1 ^

"i 'i 5

FET-tester Het kontroleren van FET's is iets wat de gemiddelde transistortester boven de pet gaat. Deze simpele tester "lust" ze allebei.

11 automobiele akkulader — nicad's laden vanuit de auto-akku 16 auto-antenne — binnenantenne voor de auto 18 zondvloed-alarm — vloeistofnivo-detektor 28 FET-tester — voor FET's èn transistoren 30 inmaakthermometer 32 . midi-timer — voor middellange tijden 35 dooidetektor — bescherm de inhoud van uw vriezer 38 postmelder — brievenbus met afstandindikator 40 radiowekker — wakker worden met muziek en koffie 42 oven-uit indikator — vergeten uit te zetten?

informatie, praktische tips 4 elextra 13 'n tip — een andere manier van printen maken 14 elektronica in de kamera 17 markt-info 21 temperatuurmeting met de LM35 24 van schema tot print (2) — etsen en afwerken 27 markt-info 34 tussen haakjes — pechflitser 37 kaleidoskoop 47 kaleidoskoop 50 komoonenten

grondbeginselen hoe zit dat? elex experimenteersysteem — balanseindversterkers elex experimenteersysteem — transistor als schakelaar (2) kursus wisselstroom (4)

L'LEXTIi 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).

(pico ) 10een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10^^ = een miljardste yi = (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 V.Q = 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 nP = 0,000 000 0056 F 4^7 = 4,7 PLF = 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

Bouwbeschrijvingen

Schema's Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN.NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , " J i l " , " 1 " of " = V' 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: 10-04

elex

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

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

verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden 'A-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? Naast veel andere dingen spelen m de elektronica drie specifieke materialen een zeer grote, zoniet doorslaggevende rol: de geleiders, de halfgeleiders en de isolatoren. In principe zijn deze materialen totaal verschillend van elkaar, maar m de praktijk (spreek: elektronische schakeling) gaan deze drie vrijwel altijd hand m hand. In de "Hoe zit dat" van deze maand zullen we ons met name met de middelste kategorie, de halfgeleiders bezig houden. Halfgeleiders, wat zijn dat eigenlijk? Geleiden die dingen maar half? Nou ja, half, dat is maar hoe je het bekijkt. In wezen is halfgeleidermateriaal te vergelijken met de andere weerstandsmaterialen die we m de elektronica kennen. Daaronder bevinden zich slechte, maar ook goede geleiders. Kwa geleidmgsvermogen kun je halfgeleidermateriaal in die groep onderbrengen. Aan de buitenkant is er aan halfgeleidermateriaal weinig bijzonders te bespeuren; het ziet er uit als normaal weerstandsmateriaal. De manier waarop het materiaal stroom geleidt, verschilt echter met die van een normale geleider. Dat is met het blote oog niet te zien, dat speelt zich binnen m de atomen af. Halfgeleidermateriaal heeft bij kamertemperatuur slechts weinig, maar wel erg beweeglijke vrije elektronen. Deze vrije elektronen zijn de dragers van elektrische energie, ze maken het dus mogelijk dat er een stroom kan lopen. Normale weerstandsmaterialen daarentegen hebben veel vrije elektronen, maar door die veelheid zitten die mekaar een beetje m de weg. ]e kunt het vergelijken met twee autosnelwegen. Op de ene autoweg racen de auto's met hoge snelheid onder het viaduct door en houden een flmke afstand van elkaar. Op de andere autoweg gaat het stapvoets en rijden de auto's bumper aan bumper. Toch rijden er per minuut evenveel auto's onder het viaduct door. Beide autowegen geleiden het verkeer dus even goed. Op de autoweg met wei10-10

elex

nig, maar snel rijdend verkeer kan echter makkelijk nog wat harder gereden worden, terwijl op de andere autoweg dat bijna niet meer mogelijk is. Zo is dat bij halfgeleidermateriaal ook: een verhoging van de temperatuur doet de geleidbaarheid al snel toenemen. Een prettige eigenschap van halfgeleidermatCTiaal is bovendien dat de geleidbaarheid gemakkelijk beïnvloed kan worden. Wanneer we een stukje halfgeleidermateriaal een heel klem beetje met een vreemd materiaal verontreinigen, hetzelfde doen met een tweede stukje, maar dan met een ander materiaal; die twee stukjes dan tegenelkaar "plakken", dan hebben we een tamelijk uniek soort materiaal verkregen, dat m de ene richting wèl en in de andere richting géén stroom doorlaat. U snapt het al: dit is precies de manier waarop het halfgeleidermateriaal voor bijvoorbeeld transistors en dioden wordt vervaardigd. . .

automobiele akkulader

loodakku geeft nicad's weer pep Zelfs de meest luxe videokamera is onbruikbaar zonder goed geladen akku's. Maar nu is het niet meer nodig dat de vakantiefilm daardoor de mist in gaat! Tweehonderdtwintig volt op de c a m p i n g — dat is nou echt zo'n onderwerp waarover veel mensen van mening verschillen. Velen vinden dat we gedurende de kampeervakantie zoveel mogelijk atstand moeten doen van de "zegenrijke" verworvenheden van onze beschaving en onze ontspanning in de natuur moeten zoeken. Dat zou d o n betekenen: lezen, zwemmen, wandelen, klaverjassen, gitaarspelen bij het kampvuur en je longen vol trisse lucht zuiden als de walm van buurmans barbeque eindelijk de andere kant op waait. Anderen wensen het niet zonder hun televisie, personal computer of fonkelnieuwe videokamera te

stellen op hun vakantie — want juist dan, zo menen ze, hebben ze eindelijk eens de kans wat meer tijd aan hun hobby te besteden. Zonder een paar "stevige" akku's kan men echter nauwelijks wat aanvangen, tenminste als de al eerder genoemde 220 V niet beschikbaar is. We zullen daarom eens kijken of we daar wat a a n

kunnen doen. Akku's hebben, zoals bekend, de ona a n g e n a m e eigenschap om na langdurig gebruik leeg te raken (een natuurwet die jammer g e n o e g ook geldt voor bierflesjes en benzinetanks). Maar aan die wetenschap hebben we natuurlijk niet veel als op het hoogtepunt van een spannende voetbalwedstrijd het kijkglas don-

ker wordt. Zonder stopkontakt is zelfs de allerbeste akkulader kompleet waardeloos en in de vrije natuur kom je die dingen niet tegen [gelukkig maar. . . ) . Toch is de oplossing van het probleem helemaal niet zo moeilijk als het lijkt: de akku van onze automobiel heeft namelijk tussen de aansluitklemmen heel wat

Technische gegevens

voedingsspanning

6...14 V

laadstroom

50 m A . . .180 mA

laadtijd

16 uur of 4 uur

al
NICd 500 m A h . .1500 m A h , maximaal 12 V (zie tekst)

elex -

10-11

"power" verborgen! Met ons kleine auto-akkuladertje kunnen we heel eenvoudig energie uit de auto-akku overtievelen naar de NiCd-akku's van ons elektronische "speelgoed".

Nicad-voorschriften In het mei-nummer van dit jaar hebben we het al uitgebreid g e h a d over de verschillen tussen NiCd- en lood-akku's. We volstaan hier daarom met een korte samenvatting van d e belangrijkste punten: 1) Bij nikkel-cadmiumakku's is de grootte van de laadstroom erg belangrijk. Deze moet konstant zijn en m a g een b e p a a l d e waarde beslist niet overschrijden. 2) De laadtijd is ook a a n een maximum gebonden. Door overladen kan de akku onherstelbaar be schadigd worden. Onze schakeling voldoet a a n beide voorwaarden. De maximale laadtijd wordt in de gaten gehouden door middel van een timer, die we met het bekende IC 4060 hebben opgebouwd. In dit IC bevinden zich een oscillator en een binaire deler, zodat we intervallen van vele uren kunnen instellen. De oscillatorfrekwentie wordt b e p a a l d door de externe weerstanden R2 en R3, en kondensator C2. Met S1 kunnen we twee verschillende uitgangen van de deler aftakken, of met andere woorden: kunnen we verschillende laadtijden instellen. We mogen het signaal o p d e Q-uitgangen van de 4060 beschou wen als een symmetrische blokgolf met zeer lange periodeduur. Bij het begin van het laden is de uitg a n g logisch nul, om vervolgens (in het geval van Q13) na zo'n 16 uur de waarde " 1 " te krijgen. Zodra dit gebeurt, is de laadtijd verstreken. Via D3 loopt er d a n een stroom naar pen 11, die met de interne oscillator is verbonden. Deze stopt — en kan pas weer aktief worden na indrukken van de 10-12 - elex

resetknop S2. Door D3 wordt zo voorkomen dat, na een pauze van nog eens 16 uur, de NiCd-akku opnieuw geladen zou worden, als we de schakeling vergeten uit te zetten. Als op het moederkontakt van Sla een logische O staat (via Q11 of Q13) zal T1 sperren; over de in serie geschakelde dioden D1 en D2 staat d a n een spanning van c a . 1,2 V, waardoor T2 geleidend wordt. Dankzij de gestabiliseerde basisspanning is de stroom door R5, en dus ook de laadstroom voor de akku, konstant. We kunnen deze stroom berekenen met de bekende formule:

I = ^ of in dit geval: R OM/

12 n De uitkomst is 0,05 ampère oftewel 50 milliampère. De 0,6 V in de formule is een gevolg van het feit dat we rekening moeten houden met de spanningsvol over d e basis-emitterdiode van T2. Schakelaar SI heeft nog een tweede sektie (SIB), waarmee we bij snelladen de stroom tot meer dan het drievoudige vergroten. We doen dat door R5 te overbruggen met R6. Tegelijk schakelt SIA over van Qi3 naar Q n , dus van 16 naar 4 uur. Dat is niet

Tabel 1. akkukapaclteit 100 200 500 1 2

mAh mAh mAh Ah Ah

laadstroom 10 20 50 100 200

mA mA mA mA mA

meer dan logisch, want bij een grótere laadstroom is de benodigde laadtijd natuurlijk kleiner; deze vorm van laden hebben we d a n ook "turboladen" genoemd. Zoals we al zeiden, klapt het logisch nivo a a n het eind van de laadtijd om van "O" naar "1". Bij een " 1 " schakelt Tl door en legt de basis van T2 aan massa, zodat deze spert. De schakeling werkt zowel bij 6-V- als bij 12-Vinstallaties. In het schema staat 14 V, omdat de dynamospanning bij een draaiende motor tot een dikke 14 V kan stijgen (behalve als hij stationair draait). De maximale (NiCd-)akkuspanning hangt ook van deze voedingsspanning af. Omdat er over R5 en T2 tenminste ongeveer 1 V valt, voor de zekerheid kunnen we beter uitgaan van 2 V, hebben we voor de akku's ten hoogste 2 V minder d a n de voedingsspanning ter beschikking. Dat betekent dus c a . 4 V bij een ó-Vautoakku, c a . 10 V bij een

R5 68 30 12 6,8 3,3

Q Q Q. Q S

R6 22 10 4,7 2,2 1

Tabel 1. De laadschakeling is bestemd voor akku 's met een kapaciteit van 500 tot 1000 mAh. Als de te laden akku 's veel groter of kleiner zijn, kunnen we de laadstroom overeenkomstig veranderen. Figuur 1. Als we even buiten beschouwing laten dat deze NiCd-lader uit een auto-akku wordt gevoed, is de timer die met IC1 is opgebouwd wel het meest opvallende onderdeel van de schakeling. De spanning die de auto-akku levert, kan tot zo'n 14 V oplopen, en wat de stroom betreft. . . wie ooit wel eens een auto heeft moeten aanduwen, weet wat zo'n akku moet kunnen opbrengen. Waarom zou het dan niet mogelijk zijn om met de "centrale" onder de motorkap een NiCd-akku op te laden! In de schakeling is de stroombegrenzing, die met T2, Dl en D2 is gerealiseerd, ook van belang. Hiermee wordt de laadstroom in de stand "normaal" begrensd tot 50 mA (bij een laadtijd van 16 uur). Als de schakelaar in de stand "turbo" staat, wordt de laadtijd bekort tot een kwart van de oorspronkelijke waarde, terwijl de laadstroom ongeveer wordt verdrievoudigd.

1

• o

in

101 4060

C2

normaal

D1...D2=1N4148

L

S Q S Q Q.

12-V-akku met stilstaande motor en c a . 12 V dito onder het rijden. Het Is geen bezwaar als de spanning van d e NICd-akl
ledig uitgeput zijn. Als de kapaciteit van de te laden akku's sterk afwijkt van de waarden die onder "technische gegevens" zijn vermeld, raden we aan R5 en R6 in de schakeling aan te passen. Geschikte waarden zijn vermeld in tabel 1. De laadtijd kan eventueel met C2 veranderd worden. Met de in het schema vermelde waarde moeten we op pen 9 van het IC een periodeduur (aan-uit) van ongeveer 7 sekonden kunnen meten. Over de open inbouw van de schakeling kunnen we hier eigenlijk maar weinig zeggen. Het moet natuurlijk wel allemaal een beetje stevig in elkaar zitten, omdat het apparaatje in de auto heel wat schokken en trillingen te verduren krijgt. Voor de aansluiting op de voedingsspanning kunnen we eventueel een autoplug gebruiken die in de sigaretteaansteker past. In dat geval is een aparte zekering niet meer nodig.

Onderdelenlijst

ben is een plaatje isolerend materiaal: kunststof, pertinax, droog hout, plexiglas of zelfs hittebestendige plasticfolie (we krijgen d a n een flexibele print, zoals bijvoorbeeld in automatische kamera's). De hechting is uitstekend, als het basismateriaal van te voren g o e d gereinigd wordt. Als een printspoor "de hoek om" moet, vouwen we de tape gewoon om. Om een aftakking te maken, worden de banen over elkaar heen geplakt en vervolgens gesoldeerd. Alleen bij het boren is het oppassen geblazen: de tape plakt ook uitstekend om het boortje heen en d a n kunnen we dus weer opnieuw beginnen. Boren is trouwens helemaal niet

= 10 kQ 10 MQ 4,7 MQ 12 Q 4,7 Q 1 kQ

Cl C2

100 nF 680 nF

T l = BC 547 T2 = BD437 D l . . .D3 = 1N4148 IC1 = 4060

I

pj5c[^^Soo-i I E y_y/ÖÖ^i i

c n ïoo'cHI

©— ©-0

03

tv

51 = schakelaar dubbelpolig om 52 = druktoets (maakkontakt) 1 koellichaam voor T2 (max. 25°C/W) 1 standaardprint formaat 1 geschatte bouwkosten ongeveer f 17,50

nodig: oppervlaktemontage is tegenwoordig helemaal "in". Er zijn zelfs speciale komponenten voor verkrijgbaar. Wij betaalden voor een rol van 32 meter van de dunste tape (4 mm) ongeveer

mmm Alles bij elkaar genomen is het ontwerpen, tekenen, kopiëren, ontwikkelen, etsen en vervolgens boren van een printplaatje een nogal tijdrovende bezigheid. Zelfs een supereenvoudige schakeling kost je op die manier al gauw een halve avond. Maar het kan ook een stuk sneller. In veel handenarbeidzaken is kopertape verkrijgbaar, dat b e d o e l d is om er Tiffany-lampen en andere glasknutsels mee te fabriceren. Het tape wordt om de glaskanten geplakt, en vervolgens kunnen d e stukken glas a a n elkaar worden gesoldeerd. De kleefstof is bestand tegen hoge temperaturen. Het enige dat we verder nog nodig heb-

R1,R4 R2 R3 R5 R6 R7

f 15,—. De kosten per print zijn dus vrijwel te verwaarlozen.

elex -

10-13

I

elektronica in de Itameta met chips meer geslaagde foto's

Een opvallende eigenschap van de mikro-elektronica is, dat ze vaak nauwelijks opvalt. Hoewel het kleine formaat anders doet vermoeden, beschikt deze moderne kleinbeeldkamera over een volledige tijd- en programma-automatiek.

De Minox 35 ML is een interessant voorbeeld van miniaturisering. De ai
minuscule siliciumplaatje past, zoals de kondensatoren, rechtstreeks op het oppervlak van de print gesoldeerd. De oppervlaktemontage is een betrekkelijk nieuwe techniek. Voor dit doel worden speciale komponenten gefabriceerd, die men aanduidt met de afkorting SMD (= surface mounted device). Deze komponen-

ten zijn niet voorzien van aansluitdraden of van een ommanteling, zodat d e opbouw van een schakeling in SMD-techniek uiterst kompakt kan zijn. Omdat d e technici van Minox gespecialiseerd zijn in miniatuurkamera's, vonden ze op en onder de print nog voldoende ruimte voor de zoeker met de LED-indikatie, en voor de

foto 1. Reeds tien jaar geleden ontwikkelden de Minoxteciinici een kleinbeeldkamera die nauwelijks groter is dan de filmcassette en het objektief. De Minox 35 ML, het nieuwste type in deze reeks, beschikt over tijd- en programma-automatiek, en over een zelfontspanner.

Foto 2. De hoofdprint, uitgevoerd in SMD-tecfiniek. Het monteren van de onderdelen op een dergelijlte print vereist een sctierp oog en een vaste hand — als de montage tenminste niet geautomatiseerd is. De minuscule LDR (lichtgevoelige weerstand) naast de LED is niet de cel van de lichtmeter; hij heeft tot taak, automatisch de helderheid van de zoeker-indikaties aan te passen aan het omgevingslicht.

kontakten van d e bedieningsorganen.

Met veren en magneten Zoals alle fotokamera's, bevat ook deze MInox een aantal mechanische onderdelen. In d e werkstand "tijdautomatiek" kan de gebruiker met de hand het gewenste diafragma kiezen. Twee veren besturen de lamellen van de centraalsluiter De veren worden gespannen door het transportmechanisme, en ze worden ontspannen door twee elektrische trigger-magneten. Als men de ontspanknop indrukt, triggert de eerste magneet de veer die de sluiterlamellen opent. Nadat de belichtingstijd verstreken is, bedient d e tweede magneet de sluitveer. De juiste belichtingstijd wordt b e p a a l d door de elektronica. De meetcel naast het objektief is een fotodiode, die gekoppeld is a a n een teller. Zodra men de ontspanknop aantipt, begint de teller d e impulsen van een oscillator te tellen. Hoeveel impulsen geteld worden,

hangt af van de hoeveelheid licht die op de meetcel valt. De cel zorgt er voor, dat er bij weinig licht meer impulsen geteld worden, en bij veel licht minder impulsen. Omdat de frekwentie van de oscillator hoog is, gaat het tellen razendsnel, en d e tijdindikatie, die uit d e tellerstand berekend wordt, verschijnt reeds in de zoeker voordat de o p n a m e gemaakt wordt. Tijdens de belichting telt de teller terug naar nul, maar d e oscillator-frekwentie is d a n twintig maal langzamer d a n tijdens d e meting. Hoe hoger de stand van de teller was, des te langer duurt de belichtingstijd. In vergelijking met de klassieke tijdautomatiek (die het licht tijdens de belichting meet) heeft deze digitale sturing het voordeel, dat d e tijd al voor d e belichting wordt vastgelegd. Dit maakt het mogelijk, dat men (bij moeilijke lichttomstandigheden, of bij een onderwerp dat zich met behulp van de automatiek niet korrekt laat meten) de belichtingstijd kan korrigeren: afhankelijk van het licht en het onder-

werp, meet men eerst op de plek die het meest korrekte meetresultaat belooft. Zolang men de ontspanknop niet loslaat, wordt de gevonden tijd vastgehouden. Daarna richt men de kamera op het eigenlijke onderwerp, en tenslotte wordt de ontspanknop volledig ingedrukt. Als aanvulling op de automatiek beschikt de 35 ML over een tegenlicht-toets; deze verlengt de belichtingstijd met een hele trap.

Programma met langzame sluiter Nog interessanter d a n d e tijdautomatiek met diafragma-voorkeuze, is d e programma-automatiek van de kleine Minox. In deze werkstand wordt niet alleen de tijd, maar ook het diafragma automatisch ingesteld. Omdat het toevoegen van een elektromechanische sturing voor de diafragmaring tamelijk veel ruimte zou vergen, hebben de konstrukteurs een kunstgreep toegepast: het mechaniek dat de sluiter opent, loopt in de stand

"P" langzamer af. De sluiter bereikt pas na 1/125 s haar volle opening. Bij deze belichtingstijd (en ook bij de langere tijden) wordt dus gewerkt met d e volle opening (2,8). Bij de kortere tijden bereikt de sluiter niet haar volle opening, wat overeen komt met een kleinere diafragma-opening. Bij de kortste belichtingstijd (1/500 s) worden de sluiterlamellen slechts ontsloten tot een opening die overeen komt met diafragma 16. (Omdat dit programma begint met de tijden in te korten, en pas later gebruik maakt van de kleinere diafragma-openingen, is het een typisch groothoek-programma. Een groothoek-objektief heeft immers een korte brandpuntsafstand, en daarom is de scherptediepte steeds voldoende, ook bij een grote diafragma-opening.) Zoals u ziet, ontstaat een miniatuurkamera niet alleen door de toepassing van kleine onderdelen. Ook de vindingrijkheid van de ontwerpers legt heel wat gewicht in de schaal. elex -

10-15

auto-binnenantenne

Over wat de ideale auto-antenne is en over de beste opstelling ervan kunnen zelfs vakmensen urenlang diskussiëren. De oplossing die wij hebben bedacht, heeft in ieder geval twee duidelijke voordelen boven veel andere ontwerpen: de prijs is laag en vandalen kunnen er moeilijk bij. Aan een g o e d e autoantenne worden diverse eisen gesteld, die gedeeltelijl< met elkaar in tegenspraak zijn: 1 De antenne moet worden opgesteld o p een plaats met een gering stoornivo. Dat betekent: zo ver mogelijk weg van de motor, omdat vooral de ontsteking uitermate gemene stoorsignalen produceert. Omdat tegenwoord i g verreweg de meeste auto's de motor voorin hebben, zijn in dit verb a n d het dak of het kofferdeksel gunstige plaatsen. Maar. .. 2. De afstand antenneradio moet zo kort mogelijk zijn. Een lange antennekabel verzwakt het signaal en er kunnen storingen in binnendringen. Zo geredeneerd is d e opstelling naast de voorruit het gunstigst. 3. Plaatsing van de anten ne midden op het dak voorkomt, dat de karosserie van de auto het signaal soms gedeeltelijk afschermt; waardoor d o n de signaalsterkte afhankelijk wordt van de rijrichting. Maar. . . 4. Een al te opvallende 10-16

elex

plaats voor de antenne is af te raden, vooral als de auto's nachts staat geparkeerd in een g e b i e d met veel voetgangersverkeer. Ook over de vorm van de antenne zijn de geleerden het niet eens. Een flinke teleskoopspriet is prima, omdat die een eind boven d e stoornevel van d e auto uitkomt, maar d e kwetsbaarheid is groot. Korte antennes met een ingebouwde versterker leven langer, maar ze zijn duurder en kunnen meer motorstoring oppikken. Gedeeltelijk wordt dat weer goedgemaakt door het feit dat de kabelleng-

1

te (van antenneversterker naar radio) er niet zoveel meer toe doet: het versterkte HF-signaal is veel minder gevoelig voor storing. Een goed kompromis is een vrij lange antenne, die binnenin op de achterruit wordt bevestigd (voor keverliefhebbers: op d e voorruit). Via een antenneversterker die vlak bij d e antenne is aangebracht, gaat het signaal d a n naar de radio.

Drie dingen. . . . . .zijn er nodig voor onze binnenantenne: de eigenlijke antenne, een verster-

BFG65

ker en een voeding. Als antenne-element hebben wij smal kopertape gebruikt (zie " 'n tip", elders in dit nummer). Het spul is bedoeld om er glas-inlood mee te kunnen imiteren en het wordt verkocht in handenarbeidwinkels. Het is voorzien van een kleeflaag. Met een al d a n niet geïsoleerde koperdraad en wat sekondenlijm gaat het natuurlijk ook. De antenne wordt bovenaan langs de ruit aangebracht, op twee a drie centimeter afstand van de rand. De lengte is niet kritisch: die m a g variëren van 75 cm tot één meter. Een kant van de antenne wordt via een zo kort mogelijke draad verbonden met de versterker. De elektronica is verdeeld over twee kleine printjes. Het versterkergedeelte hoort bij de antenne, d e voeding wordt achter de radio gemonteerd.

De

sciialieling

De schakeling (figuur 1) ziet er op het eerste gezicht nogal primitief uit, maar de schijn bedriegt hier. Door de extreem la-

ge eigen ruis van de BFG65 zijn de prestaties van dit versterkertje opmerkelijk. Een kleine domper op de feestvreugde is wel de prijs van de transistor: ca. f 10,—. Wist u trouwens, dat nog maar een jaar of dertig geleden alle transistors zo duur waren? In deze schakeling is de versterking van de transistor maximaal, ongeveer 20 dB. Ook als u wat verder van een Flvl-zender woont, is dat ruim voldoende. De transistor werkt in de geaardeemitter-schakeling. Weerstand R2 zorgt voor de basisgelijkstroom; de fioogfrekwente ingangsspanning is namelijk veel kleiner d a n d e drempelspanning van 0,6 volt, die nodig is om de transistor te laten geleiden. R1 zorgt ervoor dat het versterkertrapje maximaal 15 mA stroom trekt. De kollektorweerstand (R4) zit niet vlak bij d e transistor, maar achter de koaxkabel. Dat spaart een voedingsleiding uit, want de kollektorstroom, die bestaat uit de voedingsgelijkstroom en het versterkte HF-signaal, loopt via de koaxkabel naar het rechtergedeelte van de schakeling. Daar worden d e twee komponenten van elkaar gescheiden. C2 voorkomt dat de gelijkstroom o p de antenne-ingang van de radio komt, C3 houdt de HF-spanning buiten het boordnet. Dat werkt trouwens ook omgekeerd: eventuele "nef'storingen worden door C3 buiten de

Nieuwe PBNA-kursus Koninklijke PBNA te Arnhem heeft een schriftelijke kursus "Toegepaste Elektronica In d e Praktijk" ontwikkeld. Deze kursus bestaat uit schriftelijke lessen, aangevuld met materiaalsets (inclusief gereedschap) voor het zelf bouwen van elektronische apparatuur.

schakeling gehouden. R3 heeft alleen invloed o p het HF-signaal, omdat C l er mee In serie is geschakeld. Door R3 wordt de uitgangsimpedantie van de versterkertrap omlaaggebracht tot een waarde, die past bij d e koaxkabel (75 Q). Door deze aanpassing van de versterker a a n de kabel worden verliezen voorkomen en wordt de bandbreedte groter; tenslotte moet de versterker over een groot frekwentiegebied gelijkmatig werken.

Snel

gebouwd

Het opplakken van het koperband op de ruit is een werkje van een paar minuten. Ook het monteren van de onderdelen o p d e print zal weinig problemen opleveren. De weerstanden worden "staand" gemonteerd. Het verdient aanbeveling om in de versterker metaalfilmtypen te gebruiken: die produceren minder ruis dan koolweerstanden. In de meeste schakelingen is dat totaal niet van belang; hier wel, omdat we met een zeer ruisvrije transistor werken. De versterker hoeft niet te worden afgeschermd. Als kabel tussen de twee printen wordt de g a n g b a r e antennekoax gebruikt. De voedingsprint komt achter de radio; daar wordt ook de voedingsspanning van 12 volt vandaan g e h a a l d . De antennesteker kunt u afknippen van uw oude antenne: die hebt u toch niet meer nodig.

Figuur 2. De schakeling is zo klein, dat een kwart van een kleine Elex-print voldoende ruimte biedt. De weerstanden worden rechtop gemonteerd!

De kursus, die een kombinatie is van theorie en praktijk, wordt in Zweden reeds zeer suksesvol o p d e markt gebracht. Bedrijven als Volvo, Saab, Ericsson, Philips, IBM en Esso gebruiken hem voor de opleid i n g van hun personeel. Voor de kursus "Toegepaste Elektronica in d e

Praktijk" is geen specifieke vooropleiding vereist; hij is bestemd voor mensen die vanuit hun (elektrotechnisch) vakgebied meer willen weten over elektronica en het toepassen daarvan èn voor mensen die voor hun hobby in elektronica geïnteresseerd zijn. Door het experimenteren met de materiaalsets maakt d e kursist direkt zichtbaar wat hij in d e theorie heeft geleerd.

On de rdelenlijst R1 —1,8 kQ (zie tekst) R2 = 18 l
Figuur 1. Een slimme ééntransistor-versterl<er: de Itollelitorweerstand bevindt zicti op een aparte print, zodat er geen aparte voedingsleiding naar de voorversterker nodig is.

De kursus wordt afgesloten met een deelnamecertlfikaat.

Meer informatie is verl
10-17

zondvloed-alarm vloeistofnivo's signaleren nnet wisselspanning

Er bestaat helaas geen enkele betrouwbare schakeling die aangeeft, of de maat (welke dat ook zijn mag) vol is. Een aanverwant instrument dat al evenzeer op zich laat wachten, is het luierwissel-alarm. Het nivo van water en van andere geleidende vloeistoffen kan echter probleemloos worden gesignaleerd met behulp van onze vloeistofnivo-indikator.

Wel eens nattigheid gevoeld? Wie ooit te maken heeft g e h a d met een overlopende badkuip, of met een flink lek in een akworium, zal deze schakeling op haar waarde weten te schatten. Om de kosten hoeft u de nabouw niet te laten, want die vallen in het niet bij de schad e die veroorzaakt wordt door een onverwachte wateroverlast. Andere toepassingen zijn natuurlijk ook denkbaar, en d e werking van de schakeling is zelf omkeerbaar: de indikator kan naar keuze die10-18 — elex

nen als overloop- of als leegloop-beveiliging.

Stroom in de stroom Dit raadselachtige kopje beschrijft wat er gebeurt, als u een zaklantaarn in de Wolga, de Nijl of de Amazone gooit! Omdat water een geleidende vloeistof is, zal tussen d e polen van de batterij een stroom g a a n lopen. Hoe groot die stroom is, hangt af van de zouten die in het water zijn opgelost. Water is weliswaar geen

geleider, maar het bezit wel een zekere geleidbaarheid. Het begrip "geleidbaarheid" duidt aan, dat de betreffende stof zich niet gedraagt als een isolator (glas, kunststof, keramiek), maar een bep a a l d e ohmse weerstand heeft. Hoe geringer die weerstand, des te hoger is d e geleidbaarheid. Als we willen voorkomen dat het vloeistofnivo in een waterbassin een b e p a a l d e grens overschrijdt, kunnen we in principe volstaan met zeer eenvoudige middelen. Ter hoogte van het

maximale nivo brengen we twee kontakten a a n . Deze worden verbonden met een stroombron en een indikator (lampje, pieper). Als het water d e kontakten bereikt, gaat er door het water, en dus ook door de indikator, een stroom lopen (figuur 1). De weerstand van het water kan echter sterk verschillen, en is meestal tamelijk hoog. Daarom vloeit er slechts een gering e stroom, die te klein is om een lampje of een pieper te laten werken. Als dit het enige probleem

Figuur 1. Omdat het water een zekere geleidbaarheid bezit, zou in principe het water zelf de stroomkring van batterij en signaalgever kunnen sluiten. De weerstand van gewoon water is echter tamelijk hoog. Daarom is de spanning van de batterij niet in staat, voldoende stroom door de signaalgever te sturen. (Dit laat zich het beste begrijpen als u de signaalgever en het water opvat als twee weerstanden die tezamen een spanningsdeler vormen.)

was, zou de oplossing voor d e h a n d liggen — een enkele transistor geeft immers al voldoende stroomversterking om een dergelijke indikator te aktiveren. Na enige tijd zal zichi echter een tweede ^ probleem voordoen: o p d e sensor-kontakten ontstaat een aanslag die het vloeien van de stroom verhindert. De vorming van deze aanslag is slechts o p één manier te voorkomen: de sensor-kontakten moeten niet met een gelijkspanning, maar met een wisselspanning gevoed worden (zie figuur 2: d e sensor is verbonden met een oscillator). Hoe d e schakeling precies werkt, zullen we later toelichten. Eerst vertellen we nog iets over de chemischnatuurkundige achtergrond van het aanslagverschijnsel.

Zouten en ionen Figuur 2. Als de eigenweerstand van het water het enige probleem was, zou een betrouwbare nivo-indikator al met veel minder onderdelen gerealiseerd kunnen worden. We moeten echter ook rekening houden met het feit, dat de elektroden zullen korroderen als ze gevoed worden met een gelijkspanning. Daarom moet door het water een wisselspanning geleid worden, die in onze schakeling wordt opgewekt door NI. Een tweede oscillator wordt gevormd door N3 en N4. Deze wekt de alarmtoon op

Het water dat uit d e kraan komt, bevat een groot aantal opgeloste zouten. Deze zijn afkomstig uit de gesteenten waarmee het water in aanraking komt, als het vanuit de bron een weg zoekt naar het aardoppervlak. De koncentratie is weliswaar zo gering dat we deze zouten niet proeven, maar in een chemisch laboratorium kan nauwkeurig worden aangetoond welke zouten aanwezig zijn, en in welke

I verklaring is in wetenmate. Vooral mineraalschappelijk opzicht miswater bevat hoge zoutkonschien niet geheel verantcentraties. woord, maar ze maakt het In water komen deze zouprincipe voldoende aanten voor in de vorm van schouwelijk, en d a a r g a a t "ionen". Dit houdt in, d a t het om. de zoutmolekulen letterlijk in hun bestanddelen uit elkaar vallen: er ontstaan metaal-ionen en nietWater als metoal-ionen, die een spanningsdeler-tak elektrische lading bezitHet water is de onzichtbaten. Als zich in het water re komponent in het sche\wee elektroden bevinden ma (figuur 2). NI wekt een (bijvoorbeeld d e sensorpulserende gelijkspanning kontakten van onze nivoop, die door C2 wordt omindikator) gebeurt het volgezet in een wisselspangende: d e positieve ionen ning. Het water tussen d e (metaal-ionen) zetten zich elektroden (of, bij lage af op de negatieve pool waterstand, de lucht) (kathode), en de negatievormt samen met C2 een ve ionen op d e positieve spanningsdeler. Afhankepool (anode). Van dit verlijk van de vraag, of zich schijnsel maakt men een tussen de elektroden wanuttig gebruik bij het ter d a n wel lucht bevindt, galvaniseer-proces, maar ontstaan over PI verschilde werking van een nivolende spanningswaarden. indikator wordt er door De spanning kan bijvoorverstoord. De afzettingen b e e l d bijna hetzelfde zijn o p d e elektroden ("korroals die op het punt X, sie") geleiden slecht. Op maar ze kan ook een laden duur zal d e korrosiegere waarde hebben, al l a a g de kontakten isolenaar g e l a n g d e geleidren, zodat er geen stroom baarheid van het water. meer kan vloeien. Het geMet behulp van P1 kan dit volg is, dat de nivospanningsverschil zo worindikator de dienst weiden ingesteld, dat d e b a gert, en niet langer waarsisspanning van de schuwt als de badkuip of transistor hoger of lager is het akwarium overloopt. dan de schakeldrempel Wisselstroom lost dit provan 0,7 volt. (Zoals bebleem op. Eenvoudig uitkend, g a a n "gewone" gedrukt kunnen we transistoren — anders d a n zeggen, dat door de FET's — pas geleiden als voortdurende omkering de spanning over d e van de polariteit d e ionen basis-emitter-diode hoger niet eens de tijd krijgen is dan 0,6 a 0,7 volt.) om zich af te zetten. Deze

(p

*9V/5mA -\ lOOk

1^

\-

^--f:f-®

N2

1N4148

NI

IC1

BC 547B

-o

SENSOR

'IN k4148

^2n:

X

^

140(1$

0 • 10|I 16V

1

680p

Piezo Buzzer

I 10M

I

^

-2,5V

N1...N4: 101.4093

elex -

10-19

Wat gebeurt er nu o p het punt Y, als het waternivo d e elektroden nog niet bereikt heeft? Het wisselspanning-signaal wordt door d e transistor versterkt en heeft o p het punt Y een top-top-waarde (= spanningsverschil tussen de positieve en de negatieve top) die tussen nul volt en de voedingsspanning ligt. Zolang Tl geleidt (dat is: tijdens d e positieve helften van het oscillatorsignaal), sluit deze transistor de kondensator C3 bijna kort. C3 raakt hierdoor ontladen. Als de kondensator spert (negatieve helften), wordt C3 via de weerstand R5 bijgeladen. De waarde van R5 Is 1000 maal hoger d a n d e ontiaadweerstand R4. Het gevolg is, dat het ontladen van C3 sneller g a a t d a n het bijladen. C3 raakt dus steeds meer ontladen, en het logische nivo o p d e pennen 5 en 6 van N2 is daarom "O". Omdat N2 inverteert, is pen 4 logisch "1", wat ongeveer overeenkomt met de voedingsspanning. Bijgevolg vloeit door de diode D2 een stroom, en deze blokkeert d e oscillator (opgebouwd rond N3). Dit principe wordt overigens vaak toegepast: In de terugkoppellus van een oscillator wordt een vaste spanning "geïnjekteerd", die de schakeling stillegt. Als zich water tussen d e elektroden bevindt (het waternivo overschrijdt d a n d e kritische grens), geeft T1 het osclllatorsignaal niet langer door. C3 kan zich nu o p l a d e n , pen 4 wordt logisch "O", er vloeit geen stroom meer door D2, en d e oscillator rond N3 kan nu ongehinderd een signaal produceren. Het signaal wordt hoorbaar gemaakt met behulp van de piëzo-zoemer Bz en de toegevoegde poort N4. De afregeling van de schakeling Is eenvoudig. De elektroden worden ond e r g e d o m p e l d In water, of In een andere geleidende vloeistof waarvan men het nIvo wil bewaken. Vervolgens draait men de loper van P1 In de richting van de massa tot de pieptoon 10-20 — elex

te horen Is, die door N3 wordt opgewekt. Als u nu de elektroden uit het water neemt, moet de toon ophouden. Ais dat niet gebeurt: P1 bijstellen en d e procedure herhalen tot de optimale instelling bereikt Is.

d a a r m e e te maken heeft, maar beter aan d e vakman overlaten. Als u een defekt veroorzaakt wat tot gevolg heeft, dat de olie In de grond wegstroomt, bent u zelf aansprakelijk voor de schade.

Opmerkingen en tips Toepassingen Het ligt voor de hand, dat het belangrijkste toepassingsgebied van schakelingen voor nivo-indikatie buiten de huishoudelijke sektor ligt. In brouwerijen en iimonadefabrieken maakt men echter o p grote schaal gebruik van tanks en vaten, waarvan het nivo voortdurend gekontroleerd moet worden. Waarschijnlijk heeft u in d e kelder geen privébrouwerij, maar ook in en om het huls zijn toepassingen voor een nivoindikator te vinden. Het voorbeeld van d e b a d kuip is misschien wat ver gezocht; maar dat een akwarium overloopt of breekt, Is zeker denkbaar, en als u er even over nadenkt, vindt u waarschijnlijk nog meer toepassingen. De schakeling kan overigens ook "omgekeerd" worden gebruikt: ze geeft d a n a a n , wanneer de waterstand lager wordt dan het gewenste minimum! Denkt u In dit verband eens a a n het rultensproelerreservoir in de auto. Ais het "sop" plotseling o p is, terwijl men met hoge snelheid over een gepekelde snelweg rijdt, kan het zicht ernstig belemmerd worden. Een tijdige "sopbijna-op"-slgnalering zou d a n zeker gewenst zijn. De schakeling kan o p eenvoudige wijze voor dit doel worden omgebouwd: u monteert D2 andersom — dat Is alles. De inbouw van deze schakeling In olie- en andere brandstoftanks moeten we beslist afraden. Het idee zou misschien aardig zijn, maar omdat huisbrandolie niet geleidt, zal de schakeling niet werken. Bovendien kan men de olietank en alles wat

Het zal vele' lezers zijn opgevallen, dat de schakelingen voor nivo-indikatie die we in Elex gepubliceerd hebben, jammer genoeg niet kunnen meten hoe hoog het nivo precies is; ze geven uitsluitend aan, dat een bep a a l d nivo bereikt is, of niet. De nivometer Is in d e Industrie een onmisbaar Instrument. Maar vanwege d e gekompllceerde meetmethodes die voor het meten van nivo's noodzakelijk zijn. Is d e nabouw voor de hobby-elektronicus een kostbare zaak. Een van de vele mogelijkheden is de afstandsmeting met behulp van ultrasoon geluid: een boven d e vloeistof opgestelde sonar-schakeling (echolood-principe) meet voortdurend de afstand tot het vloeistof-oppervlak. Omdat d e afstand tussen het sonar-element en d e bodem van het vat bekend Is, kan het vloelstofnivo eenvoudig berekend worden. Andere meetmethoden registreren de druk die op d e bodem van het vat heerst; als het nivo stijgt, wordt deze Immers groter. Tot besluit nog een tip: de elektroden kunnen o p allerlei wijzen worden uitgevoerd, maar een minijack-steker die met de punt naar beneden is gericht, blijkt in de praktijk bijzonder g o e d te werken. Het kan natuurlijk voorkomen dat het nivo hoger wordt dan gewenst Is, zodat de steker volloopt. U kunt dit verhinderen door d e stekerhuls vol te gieten met giethars of kaarsvet. lYlilieutlp: vergeet niet uw batterij weer uit de Amazone te vissen!

Onderdelenlijst R1,R5 = 100 l
Figuur 3. Alle onderdelen passen, zoals gewoonlijk, op de bekende Elex-standaardprint.

BK

J

temperaturen meten met de LM 35 Eenvoudiger kan het niet: témperatuur-sensor en omringende komponenten op een enkele chip! Als u dit slimme IC kombineert met een digitale voltmeter en een spanningsbron, beschikt u over een volledig en -nauwkeurig meetinstrument voor temperaturen. In een recent nummer van Elex publiceerden wij een eenvoudige voorzetschakeiing die uw/ digitale voltmeter gesctiikt maakt voor het meten van temperaturen. Deze schakeling bevatte niet alleen een temperatuurgevoelige halfgeleider-bouwsteen, maar ook een aantal omringende komponenten. Met behulp van deze aktieve en passieve onderdelen werden d e voedingsspanning, d e sensorspanning en d e offset op de juiste waarden ingesteld. Een dergelijke opzet is tamelijk gangbaar, want vele andere thermometerschakelingen werken op soortgelijke wijze. De inventieve technici van d e

1

internationale halfgeleider-giganten zitten echter niet stil. Zou het mogelijk zijn, ook d e omringende komponenten in het sensor-IC onder te brengen? De LM 35 bewijst dat dit kan. Als resultaat van het verkleiningsproces ontstond een verbazingwekkend simpel driepootje, dat zich even gemakkelijk laat aansluiten als een spanningsregelaar uit d e 78-79XX reeks, en dat het uiterlijk heeft van een gewone transistor. Geen wonder dus, dat ook het schema (figuur 1) bijzonder eenvoudig is. De spanning bij de uitgangspijl is recht evenredig met d e temperatuur, en bedraagt precies 10 mV per g r a a d Celsius. Maar dat is nog

niet alles. De "ingebouwd e ijking" zorgt er voor, dat een temperatuur van nul graden een uitgangsspanning van nul volt geeft (offset-afregeling). Dit maakt het mogelijk, d e temperatuur rechtstreeks af te lezen op een digitale voltmeter. Bij een temperatuur van (bijvoorbeeld) 17,5°C zal het meetinstrument dus 175 mV aangeven. De overige technische gegevens zijn als volgt: stroom verbruik: 60 (JA (in stilstaande lucht warmt de sensor zichzelf slechts in geringe mate op) voedingsspanning: 4...20V

uifgangsweerstand: 5 kS (uitlezing met behulp van een draaispoelinstrument is mogelijk) meetfout: bij 25°C: 0,4°C typisch Als de sensor via een lange kabel met het meetinstrument verbonden wordt, past men de aansluiting volgens figuur 2 toe. Natuurlijk kan de LM 35 ook in kombinatie met een computer worden gebruikt. In dat geval vervangt men d e digitale voltmeter door een ADomzetter (Voorbeelden van dergelijke omzetters zijn in ons zusterblad Elektuur al meerdere malen gepubliceerd.)

10mV/°C

©-

©

101 LM 35

m

Onderdelenlijst

0° c = o mV

-—o o

o

+ 1»;

W.8^

o

®-

/ X

0

VJ

\J 86739X-1

^

Kosten van de onderdelen: ca. f 1 5 , -

afgescher mde kabel

IC1 LM 35

_rv

J.

+

^1.888 ^MuF

fT^ (5J

R1 = 10 Q C l = 1 (JF foliekondensator IC1 = LM 35

Figuur 1. Dit lian men nauwelijlts een "sciialteling" noemen. Tocli biedt deze Ifombinatie van spanningsbron, IC en digitale voltmeter vele interessante mogelijkheden.

© ^ J.

4 . . . 20 V

^^1

-

/l\

\ I

A/D

1 folie

—

Figuur 2. Als het IC en het meetinstrument zich op enige afstand van elkaar bevinden, moeten R1 en Cl worden toegevoegd. Bovendien moet dan voor de verbinding afgeschermde kabel worden gebruikt. elex -

10-21

elex-experimenteersysteem

balans-eindversterker De schakeling die wij hier beschrijven, loopt vooruit o p wat er in d e kursus tot nu toe b e h a n d e l d is. Daar zijn twee redenen voor. Ten eerste zullen er zeker een flink aantal gevorderde lezers zijn, die óók wel eens met het Elex experinnenteer-systeem willen g a a n werken. Als we iedere m a a n d een print fabriceren, g a a n er wel een paar jaartjes overheen, voordat het systeem kompleet is. Maar (en dat is d e tweede reden) ook beginners zullen a a n deze eindversterker veel plezier kunnen beleven. Niet alleen bij het bouwen ervan, maar ook omdat d e versterker heel geschikt is om oscillatorschakelingen akoestisch te kontroleren. In veel gevallen is dat een prima alternatief voor de visuele kontrole met behulp van een oscilloskoop. Ook als eindtrap voor een eenvoudige radioontvanger zal dit versterkertje g o e d voldoen. 10-22

elex

De theoretische achtergronden van de schakeling zullen uitgebreid a a n d e orde komen, als we g a a n praten over "de transistor als versterker" voor degenen die er niet blindelings o p los willen g a a n solderen, geven we een korte beschrijving van de diverse komponenten en hun funktie.

1

De komplementaire eindtrap Dat is d e officiële naam van het schema dat we in figuur 1 zien afgebeeld. De stroom door de luidspreker wordt geleverd door twee komplementaire vermogenstransistors, een NPN- en een PNP-type. De voeding is unipolair.

dat wil zeggen dat er een plus en een massa is, en geen negatieve spanning. In rusttoestand, als er geen signaal aan de ing a n g ligt, staat op het verbindingspunt (Y) van R5, R6 en R7 ongeveer de halve voedingsspanning (7,5 volt). Om de luidspreker tegen deze gelijkspanning te beschermen, is hij

15V

-?K2)

Figuur 1. Geen fraaie beliuizing, geen IVIOSFET-eindtrap en een uitgangsvermogen van slectits 2 watt: de eciite tiifilieftiebber zal van deze versterlter beslist niet onder de indruk komen. Maar ook met vier gewone transistors en een handvol passieve komponenten is best een akseptabele versterker te bouwen. Voor het beluisteren van experimenten met elektronisch opgewekte klanken of voor het hoorbaar maken van met een eenvoudige detektor opgevangen radiosignalen is de schakeling in ieder geval prima geschikt.

o p dit punt aangesloten via een elko (C4), die alleen het versterl
u[v]

UB/,

een stuk minder en d e kans op oscillaties in de eindtrap wordt kleiner. Om te voorkomen dat via de spanningsdeier onnodig gelijkstroom naar massa vloeit, is C3 aangebracht. De beide dioden D1 en D2 zorgen voor een spanningsverschil van ongeveer 1,4 volt tussen de basisaansluitingen van de eindtransistors. Door deze "truuk" verminderen we d e zogenaamde "crossoververvorming". Die ontstaat als volgt: omdat de basisemitter-dioden van de eindtransistors ongeveer 0,6 volt nodig hebben om te kunnen geleiden, begint (zonder dioden) in de

buurt van de nuldoorgangen van het signaal de ene transistor al te sperren, voordat de andere g a a t geleiden. Door de voorspanning van 1,4 volt voeren de transistors ook bij afwezigheid van signaal altijd enige stroom: de ruststroom. Voor de volumeregeling zorgt PI. De twee eiko's vóór en achter de potmeter zorgen voor gelijkspannings-ontkoppeling. R1 en R2 stellen de basis van Tl In op ongeveer de halve voedingsspanning. Voor de voeding van de versterker hebben we d e 15-volt-voeding nodig, waarvan alleen de posi-

tieve spanning wordt gebruikt. De layout is zo ontworpen, dat bij het insteken van de module de juiste stekers met d e juiste spanningen worden verbonden, zodat er wat dat betreft niets fout kan g a a n . Zelfs verkeerd "inprikken" van d e module is onmogelijk, omdat de stekers asymmetrisch zijn aangebracht, ledere luidspreker die met minstens 2 watt kan worden belast, is voor deze versterker geschikt. Nog mooier is natuurlijk een echte luidsprekerbox met meerdere luidsprekers en een wisself liter. Wie van plan is veel lawaai te g a a n produceren, kan beter de beide eindtransistors voorzien van een opsteekbaar koelsterretje. Figuur 2 verduidelijkt het verloop van de signaalspanningen a a n de transistors van de eindtrap. De versterkingsfaktor kan worden berekend door R5 te delen door R3; bij de aangegeven dimensionering bedraagt die dus ongeveer 22. De frekwentierakteristiek blijft ook boven in het audiobereik keurig recht, zodat de hoge tonen goed worden weergegeven (als de luidspreker tenminste een beetje meewerkt!).

On derdelenlijst

Figuur 2. Een op het eerste gezicht misschien wat verwarrende voorstelling van de spanningen op verschillende punten in de schal<eling (Ue, X en Yj. De spanning op het knooppunt van de emitterweerstanden (Y) volgt nauwkeurig de spanning op de ingang van de eindtrap (X), met dit verschil, dat er op de uitgang een veel hogere stroom beschikbaar is. Figuur 3 en 4. Voor deze schakeling hebben we een print ontworpen, die past op het Elex experimenteersysteem. Ook gevorderden kunnen nu naar hartelust gaan experimenteren met schakelingen, die op de een of andere manier geluid opwekken. In de volgende Elexnummers kunt u meer van dit soort prints verwachten.

R1 = 470 kQ R2 = 330 kS R3 = 1 kS R4 = 470 Q R5 = 22 kQ R6,R7 = 10 Q R8 = 1,2 k ö PI = 10.. .100 kQ log C l , C2 = 4,7 ^iF/25 V C3 = 10 ^(F/25 V C4 = 100 nF/25 V C5 = 22 fjF/25 V T1,T3 = BC560B of BC556B of BC557B T2,T4 = BC550B of BC546B of BC547B D l D2 = 1N4148 D3 = LED

,ëi ^ ^l# ^"#

1 EES-print 86723 1 luidspreker (zie tekst) Geschatte bouwkosten zonder print en luidspreker: ca. f 12,50

L ^.4

1 elex -

10-23

van schema tot print ^^^ etsen en afwerken

Wanneer de delen die straks in l
moeilijk te zeggen: ze hebben allemaal hun voor- en nadelen die we even afzonderlijk zullen bespreken.

Etsmiddelen IJzer(lll)chloride of ook wel ferrie-chloride is te koop in geelbruine korrels of brokken bij apotheker, drogist of elektronicawinkel. Van deze stof moet 900 gram per liter water worden opgelost voor het verkrijgen van een goede etsvloeistof. Een nadeel van ferrichloride is dat het grote, roestkleurige vlekken geeft bij het morsen op kleding of vloerbedekking. Deze vlekken zijn alleen met

een speciaal vlekkenwater tegen roestvlekken weg te krijgen. IJzer(lll)chloride is goedkoop en werkt snel maar geeft geen heldere oplossing, waardoor het etsprocedé niet g o e d te volgen is. De etstijd is onder andere afhankelijk van de temperatuur van de etsvloeistof. De temperatuur m a g echter nooit hoger worden d a n 60°C. Bij deze temperatuur ontstaat helaas een grote hoeveelheid schadelijke damp. Deze d a m p is niet alleen schadelijk voor uw gezondheid, maar ze tast ook de metalen in de omgeving van het etsbad a a n . We moeten veiligheidshalve dus eigenlijk voorkomen dat het etsbad gaat d a m p e n .

Foto 1. De print is klaar, nu tiet afwerken. Foto 2. Zo zien professionele lichtbakken eruit. Foto 3. Het werken met TEC-205-folie.

door de vloeistof niej verder te verwarmen dan 40 °C. De etstijd kan sterk bekort worden door d e toevoeging van gekoncentreerd zoutzuur Wanneer u er nu nog voor zorgt dat er lucht door de etsvloeistof gepompt wordt met bijvoorbeeld een kleine akwariumpomp, d a n zal er een chemische reaktie plaatsvinden waarbij het zoutzuur en de lucht ervoor zorgen dat de uitgewerkte ijzer(lll)chloride weer aktief wordt. Op deze manier kan uw etsbad jaren mee. Ammoniapersulfaat is een etsmiddel dat we de laatste tijd weer regelmatig aantreffen in de diverse elektronicawinkels. Het kan gekwalificeerd worden als een redelijk etsmiddel. Een voordeel van ammoniapersulfaat Is dat het na oplossing in water een heldere etsvloeistof geeft, waarin het etsprocedé o p de voet te volgen is. Een nadeel is dat het bedoeld is voor eenmalig gebruik: een aangemaakte vloeistof kan niet bewaard worden om opnieuw te gebruiken, hetgeen bij ferri-chloride wel kan. Bij afkoeling gaat de vloeistof namelijk uitkristalliseren in kristallen die niet meer oplosbaar zijn in water, ook al verhoogt men de temperatuur. Als tweede nadeel willen wij de hoge graad van giftigheid noemen, waardoor wij u afraden dit etsmiddel te gebruiken. Om een groot aantal van de nadelen van ijzer(lll)chloride en ammoniapersulfaat te ondervangen, heeft Seno een etsmiddel

ontwikkeld dat a a g e n o e g even g o e d werkt als ferrichloride. Het etsmiddel is ontwikkeld als vervanger voor het giftige ammoniapersulfaat. Seno-fijnkristal bevat namelijk geen ammonia, maar desondanks blijft het altijd oppassen als u ermee werkt. Net zoals bij het gebruik van ferri-chloride en ammoniapersulfaat moet ook hier het etsbad verwarmd worden voor het verkrijgen van een hogere etssnelheid. Welk etsmiddel u straks wilt g a a n gebruiken laten we a a n u over, we willen alleen nog vermelden dat we in de industrie hoofdzakelijk ijzer(lll)chloride tegen zullen komen.

Het etsproces Hoe geëtst moet worden is een verhaal apart. Om te beginnen moeten we een kunststof schaal, bak of emmer hebben. Test van te voren of de kunststof wel tegen hoge temperaturen bestand is. Gebruik nooit een etsbak van metaal, want etsvloeistof tast metaal aan waardoor de etsbak zou kunnen g a a n lekken met alle gevolgen vandien. Leg ter bescherming van uw vloerbedekking een plastic zeil onder de etsbak en zorg dat u een aantal oude lappen klaar hebt liggen voor het geval u de etsbak per ongeluk omstoot (de redaktie weet uit eigen ervaring welke gevolgen zo'n ongelukje kan h e b b e n . . .). Gemorste etsvloeistof direkt verwijderen, want opgedroogde vlekken zijn zeer

hardnekkig. We vullen de kunststof etsbak met de b e n o d i g d e hoeveelheid water, waarin we het etsmiddel in de juiste verhouding oplossen. Er moet zoveel vloeistof a a n g e m a a k t zijn dat de print geheel ondergedompeld kan worden. De print kan nu in de vloeistof. Door d e bak voorzichtig heen en weer te bewegen, wordt bewerkstelligd dat er kontinu vers etsmiddel langs de print stroomt; d e etstijd wordt hier sterk door verkort. De resultaten zijn met deze eenvoudige manier van etsen redelijk. Een komfortabeler manier van werken is het etsen in een zogenaamde "etsmachine". Dit is een hoge, smalle plastic of glazen bak met daarin een verwarmingselement. Voor de cirkulatie van de etsvloeistof zorgt een luchtpomp, die lucht onderin de vloeistof blaast. De print wordt vertikaal in d e vloeistof gehangen a a n een touwtje of een stukje geïsoleerd koperdraad, door de lucht loopt er nu onbelemmerd verse etsvloeistof langs d e print. Voor een b e d r a g van rond de honderd gulden zijn deze apparaten in de winkel te koop, maar u kunt ze ook vrij eenvoudig zelf maken. Hiervoor hebben we nodig: een emmer met een g o e d afsluitbaar deksel (vraag in een cafetaria eens naar een lege fritessausemmer), een verwarmingselement met thermostaat voor akwaria, een akwariumthermometer, een akwariumluchtpomp

en enkele zuignapjes om de eerste drie onderdelen mee a a n de wand van de emmer te bevestigen. Zoals u misschien weet, gaat de thermostaat van het verwarmingselement standaard niet verder dan ongeveer 30°C. Dit is veel te l a a g en daarom zullen we d e thermostaat zodanig moeten aanpassen dat hij tot ongeveer 45°C gaat. Voor het aanpassen van d e thermostaat zetten we het knopje o p het element o p de maximale temperatuur. Hierna het knopje met een inbussleuteltje losmaken en geheel terugdraaien. Vervolgens de knop weer vastzetten: we zijn nu in staat om de thermostaat op een veel hogere temperatuur in te stellen. Op de bodem van d e emmer installeren we een geperforeerd stuk kunststofbuis, dat we via een slangetje verbinden met de luchtpomp en zo dienst doet als luchtsproeier. We vullen nu d e emmer voor de helft met etsvloeistof, hangen het verwarmingselement en d e thermometer erin, schakelen de pomp a a n en klaar is onze etsmachine. In plaats van een emmer voldoet een klein akwarium natuurlijk ook, we moeten alleen bedenken dat een kleinere hoeveelheid vloeistof weliswaar sneller warm is, maar dat we er minder printen tegelijk in kunnen etsen.

Etsen en milieu Elk etsmiddel is op een elex -

10-25

Foto 4. De nieuwe printvloeistoffen van Seno.

.<"*;

gegeven moment uitgewerkt en dan doet zich er een groot probleem voor: waar moeten we ermee heen? Een uitgewerl
De

afwerking

Het etsen is klaar wanneer al het koper dat weg moet ook inderdaad verdwenen is. Nu kan d e print afgewerkt worden. Ten eerste moet de afdekl a a g verwijderd worden, door de print schoon te poetsen met schuurpoeder (Vim) of aceton. Als dat klaar is moeten de vrije koperbanen die nu blootstaan a a n de buitenlucht tegen oxidatie be10-26 -

elex

schermd worden (een print met geoxideerde koperbanen is heel moeilijk te solderen en ziet er niet mooi uit). Voor de bescherming van de print bestaat een speciale beschermings- en soldeerlak, die de print niet alleen tegen ongewenste oxidatie beschermt maar tevens als vloeimiddel tijdens het solderen dient. Bent u van plan om vrijwel direkt na het etsen uw onderdelen op de print te solderen, dan kunt u ook haarlak of plasticspray als beschermlaag gebruiken. Alleen moet u d a n in dat geval de lak of spray na het solderen opbrengen; haarlak en plasticspray zijn nou niet b e p a a l d bevorderlijk voor het solderen. Om de print te kunnen voorzien van onderdelen, moeten er nog gaten in de print geboord worden. Als u dit "uit de losse h a n d " met uw klopboormachine wilt doen dan vraagt u om moeilijkheden; de gaten komen niet op de juiste plaats en de boortjes knappen bij d e vleet. Gebruik ter voorkoming van dit soort ergernis altijd een goede boorstandaard, om ervoor te zorgen dat de zijdelingse beweging van d e boor minimaal is en het liefst een speciaal boormachientje voor het fijne werk. Ook het toerental is van belang; hoe hoger het toerental hoe beter. Een redelijk toerental voor dit soort werk is 15000 toeren

per minuut. Gebruik voor het boren de zogenaamd e HSS-boren, deze breken niet zo snel en g a a n dus redelijk lang mee. De gemiddelde levensduur van een HSS-boor is ongeveer 100 tot 200 gaten. Na deze hoeveelheid is d e boor stomp en moet hij hetzij geslepen of vervangen worden. Als er rond de te boren gaten opstaande randen ontstaan, d a n is dit een teken dat d e boor a a n vervanging toe is. Wij raden u het gebruik van speciale geharde printboren af tenzij u over een zeer stabiele boorstand a a r d beschikt die absoluut geen zijdelingse beweging van de boor toelaat. Een gewone huistuin-en-keuken standaard voldoet niet a a n deze eisen en zeker niet in kombinatie met een gewone boormachine: u zult merken dat de boren d a n zeer snel knappen en daarvoor zijn ze veel te duur. Maak de gaten nooit te groot want dit is zeer onhandig bij het solderen; dat het gat niet te klein moet zijn lijkt ons duidelijk. Een redelijk universele boormaat is 0,8 mm. De meeste onderdelen passen goed in gaten met deze diameter.

Het kan altijd mooier Printen maken kan zo duur worden als men zelf wil. Zoals gezegd kunt u met

behulp van een simpele viltstift en een plastik etsbakje al zeer goede printen maken; willen we wat komfortabeler werken, dan is de genoemde etsmachine (home-made of gekocht) de eerste verbetering van het printenlaboratorium. Degenen die fotografisch printen willen g a a n maken, zullen al gauw behoefte hebben a a n iets meer dan een hoogtezon en een glasplaat. Een echte belichtingsbak werkt nu eenmaal heel wat gemakkelijker. Mooie belichtingsbakken zijn voor veel geld te koop. Een kant en klare, gekochte lichtbak is te zien o p Foto 2. Het behoeft geen betoog dat iemand die g o e d overweg kan met hamer en zaag een dergelijke bak zelf in elkaar zet en d a a r m e e behoorlijk wat geld kan sparen.

Nieuwe

produkten

Iets nieuws op het g e b i e d van printen maken is d e printfilm Tec 205. Dit is een folie waarmee we op eenvoudige wijze printlayouts uit boeken en tijdschriften kunnen overnemen. De werking van de folie is als volgt: Met behulp van een droog-kopieerapparaat wordt de layout direkt op de folie overgebracht. De toner (= het zwarte poeder dat de afdruk maakt) van de kopieermachine wordt o p een speciale l a a g van de folie vastgehouden en kan met

Foto 5. En als de gaatjes geboord zijn dan kunnen eindelijk de onderdelen op de print.

een strijkbout overgebracht worden op de print. De speciale l a a g plus de toner vormen d a n de etsbestendige l a a g op de print, zodat deze direkt in een etsbad kan. Dit produkt van Rueb Intertrade uit Den Haag wordt geleverd met een uitgebreide tiandleiding maar desalniettemin vereist het gebruik van de folie enige oefening. Een tweede nieuwtje o p het printengebied is het

totaalpakket van de firma Seno, dat alle b e n o d i g d e vloeistoffen en afdeklakken bevat die nodig zijn bij het maken van printen. Deze produkten worden geleverd in handige plastic flessen met depper, waardoor knoeiwerk met onwikkelbaden tot het verleden behoort en u zich nooit meer zorgen hoeft te maken over de juiste koncentratie. Tevens vermeldt Seno dat de produkten gif-vrij zijn en veilig

\HKT-IN/=a HCC schept duidelijkheid in tweedehands computermarlit De Hobby Computer Club (HCC) introduceerde onlangs een koerslijst voor tweedehands mikrocomputers. De lijst, die is opgesteld in samenwerking met fabrikanten, importeurs, b e ë d i g d e computertaxateurs en kaderleden van de HCC, moet duidelijkheid scheppen in de markt voor gebruikte mikrocomputersystemen. Het is de eerste keer dat in Nederland een dergelijke koerslijst verschijnt. De "Koerslijst Tweedehands Computers" bestaat uit een 50 pagina's tellend

boekje met allerlei nuttige tips over het kopen van een gebruikte mikrocomputer. Centraal staat de koerslijst zelf. Het is een lijst van computers die per merk zijn gerubriceerd. Van elk type is de bekendheid aangegeven alsmede het laatste produktiejaar, de nieuwwaarde en de tweedehands koers van een g o e d werkend apparaat. Voor de eerste vier jaar wordt de prijs van een computer apart vermeld, waarna één prijs wordt g e n o e m d voor apparatuur van vijf en ouder. De prijzen zullen elk half jaar worden bijgesteld. Naast de geld-

voor het milieu. Helaas is het (nog) niet mogelijk om o p deze manier d e etsbak te vervangen.

Aanbevolen

literatuur

Vogel's B.V., Eindhoven. Helaas is dit boekje op dit moment nog in herdruk maar het zal zeer binnenkort weer bij uw onderdelenzaak verkrijgbaar zijn.

Mocht u na het lezen van dit artikel nog behoefte hebben a a n uitgebreidere informatie, dan verwijzen wij naar het boekje: "Gedrukte bedradingen, een komplete handleiding voor het maken van printplaten" uitgegeven door;

waarde van gebruikte computers staat in de koerslijst ook een adressenbestand van computerfabrikanten en -importeurs. Een kruistabel geeft voor elke computer a a n bij welke fabrikant/importeur een koper terecht kan voor informatie. Om tot een verantwoorde keuze te komen is als extra hulpmiddel een modellenlijst opgenomen, waarin de diverse computers worden vergeleken. Tenslotte zijn er een aantal hoofdstukken waarin staat wat d e HCC voor haar leden doet, waar een koper o p moet letten bij de aanschaf van een gebruikte computer en hoe te handelen als er iets niet funktioneert. Het boekje met d e volledi-

ge teksten is verkrijgbaar bij de HCC te Utrecht. De kosten bedragen f 15,50. HCC-leden betalen f 8 , - . HCC Frederik van Eedenstraat 5 Postbus 2249, 3500 GE Utrectit Telefoon 030-94 66 45* (X280 M)

elex -

10-27

Is een FET nog wel fit, of is hij rijp voor de schroothoop? We bespreken hier een oscillatorschakeling waarmee we heel eenvoudig veldeffekt- en "veid-defekt"-transistoren van elkaar kunnen onderscheiden. Over het testen van gewone (bipolaire) transistoren hebben we het in verschillende artikelen en in de "kursus ontwerpen" al eerder uitvoerig g e h a d . Een FET (Field Effect Transistor = veld-effekt-transistor) zit echter heel anders in elkaar, zodat we een bruikbaarheidsonderzoek ("doet-ie-het") op een heel andere manier moeten aanpakken. De eenvoudigste methode (die we heel kort zullen beschrijven) is niet altijd de meest betrouwbare! Een gewone FET (géén MOSFET) kunnen we heel simpel testen door de weerstand van de drain-source-overgang met een ohmmeter te meten, terwijl we de gate in geringe mate elektrisch opladen. Dat doen we dan door middel van een plastic staatje (balpen of liniaal o.i.d.) dat we van tevoren stevig met een (wollen) doek hebben gewreven. We houden het staafje vervolgens in de buurt ( 1 . . . 10 cm) van het gate- "pootje" van de transistor Als de FET in ord e is, kunnen we dat zien a a n d e wijzer van d e ohmmeter (bereik: meer d a n 100 kQ), die dan heftig uitslaat. Omdat de gafe-ingang bijzonder hoogohmig is, wordt de elektronenstroom door d e D-S-overgang (en dus ook d e weerstand daarvan) gestuurd door het elektrische veld van het plastic staafje. Deze methode werkt echter alleen als een zeer grove vóórselektie omdat ze niet altijd even betrouwbaar is: bijvoorbeeld wanneer d e gate al met lading is "volgestopt" (verzadigd is). Een eenvoudige methode 10-28 -

elex

om onderdelen op befrouwbare wijze te testen is, ze in een kan\-en-k\are schakeling op te nemen. Als de schakeling het dan nog doet, kan (en dat is dan het toppunt van logika!) het bewuste onderdeel niet defekt zijn. Het moet natuurlijk wel een kritische schakeling zijn; eentje die het met defekte onderdelen niet toch nog een klein beetje doet. En wat is óaar\/oor beter geschikt d a n een oscillator: een schakeling die, in welke vorm dan ook, door de meeste elektronici als "een lastig kreng" wordt aangemerkt. Voor een oscillator zich verwaardigt a a n te lopen, moet werkelijk alles kloppen! Dat geldt trouwens niet voor alle oscillatorschakelingen. Astabiele multivibratoren doen het ook al

onder niet-ideale omstandigheden — maar een sinus-oscillator gedraagt zich, vooral wat het aanlopen betreft, zeer kritisch.

Universele oscillator De schakeling die we in figuur 1 presenteren, bestaat uit een oscillatorgedeelte (links) en een versterkerdeel (rechts), dat me\ een LED aangeeft of de oscillator z'n werk doet. In het schema van de oscillator schittert één onderdeel door afwezigheid: de transistor. In plaats daarvan is een universeelvoetje ingetekend, waarin alle transistoren, ook die met 4 pootjes, een plaatsje kunnen vinden. We zullen de schakeling eens o p ons gemak doorlopen, beginnend bij d e voe-

iT^ ra ® bipolaire transistor

K

®

©

deplction MOSFET

D

D

dual-gale MOSFET

dingsplus. We komen d a n eerst een dubbelpolige schakelaar tegen (SIAB) waarmee we de voedingsspanning desgewenst kunnen ompolen. Zo kunnen we, bij bipolaire transistoren, zowel NPN- en PNPtypen testen. Want met deze schakeling kunnen we behalve FET's ook "gewone" transistoren nameten! Als voorbeeld nemen we de test van een NPNtransistor: schakelaars SI en S2 moeten beide in stand "a" staan. In figuur 2 hebben we deze situatie apart getekend, waarbij voor de overzichtelijkheid de rest van de schakeling is weggelaten. De oscillatorschakeling ziet er een beetje merkwaardig uit. Hoewel de spanningsversterking van een emittervolger normaliter 1 is en het uitgangssignaal dus niet groter is dan het ingangssignaal, gaat het systeem toch oscilleren. Hoe dit systeem kan werken, ligt besloten in de schakeling met C2, LI en C3. Deze slingert de wisselspanning van emitter of source op. R1 levert (met S2 in stand a) de basisstroom die een bipolaire transistor nu eenmaal nod i g heeft. We zullen hier maar niet verder ingaan op dit moeilijke stukje hoogfrekwent-theorie, dat zelfs voor een expert nog lastig g e n o e g is. De hoofdzaak is tenslotte dat deze schakeling prima werkt! Als we een PNPtransistor in het voetje steken, zien we eigenlijk precies hetzelfde: d e voedingsspanning is weliswaar o m g e p o o l d , maar d e aansluiting van d e transistor (E-B-C) is verder hetzelfde gebleven.

FETs

MOSFET I {geTsoleerde gaten

sperlaag JFET (alleen depletion)

4-

£.

depletion

1

P- kanaal

enhancement

' N-kanaal

P- kanaal

N- kanaal

p- kanaal

N-kanaal

4 Figuur 1. Bij deze sclialteling, die er een beetje ingewil€l<eld uitziet, gaat liet om een oscillatc- die niet erg veeleisend is wat betreft de gebruikte transistor: hij loopt zowel met bipolaire als met veldeffekttransistoren aan. De lioofdzaak is natuurlijk dat-ie aanloopt, en uiteraard alleen dan, als de gebruikte transistor in orde is. Dit is de reden dat de schakeling niet geschikt is om de eigenschappen van een transistor vast te stellen. We gebruiken de schakeling slechts om snel te kijken of een transistor "het nog doet" — en in de meeste gevallen is dat ook van meer belang dan Ibijv.) de exakte waarde van de stroomversterking!

Figuur.2. Zo ziet de schakeling eruit als we een NPNtransistor in het testvoetje zetten. De feitelijke trillingkring wordt gevormd door LI en C3 in serie met C2. Bij de resonantiefrekwentie (ongeveer 680 kHz} vormt die een hoogohmige weerstand die wordt afgelakt bij het knooppunt van C2 en C3. De wisselspanning wordt via Cl naar de basis gekoppeld. Cl zorgt ervoor dat er geen gelijkstroom van de basis of gate door de spoel wegvloeit. Door de verschillende waarden van C2 en C3 gedraagt het systeem zich een beetje als een trafo: de spanning op de basis is hoger dan die op de emitter. L2 blokkeert de oscillatorfrekwentie, maar zorgt voor de noodzakelijke emitter- of sourcestroom.

Figuur 3. Stamboom van de FBT-familie. Zoals we zien, zijn er gelukkig maar weinig typen waarvoor onze schakeling niet geschikt is: de verrijkingstypen.

De stand van schakelaar S2 is alléén van b e l a n g bij het inschakelen van d e voedingsspanning, dus bij het aanlopen van d e oscillator. Het klinkt nnisschien vreemd, maar als de oscillator eenmaal loopt, doet het er helemaal niet meer toe in welke stand hij staat. Bij FET's moet hij eerst in stand "b" staan en bij bipolaire transistoren in stand "a". We zullen nu het testen van veld-effekt-transistoren bekijken. In eerste instantie kunnen we FET's verdelen in speriaag-FET's en FET's met geïsoleerde gate. Beide groepen kunnen dan weer verder verdeeld worden in depletion(verarmings-)typen en e/7/7a/7ce/r7e/7/-(verrijkings-)typen. Om het helemaal korrekt te houden: bij sperlaag-FET's hebben we uitsluitend te maken met verarmingstypen. Onze FET-tester Is overigens alleen voor deze verarmingstypen te gebruiken. Maar daar hoeven we niet van'te schrikken: bij bijna alle bekende en in veel van onze schakelingen gebruikte typen g a a t het om dergelijke exemplaren, die we (houdt het d a n nooit op?) weer in twee soorten kunnen onderverdelen: P-kanaal- en N-kanaal-FET's. Voor wie nu even het overzicht is kwijtgeraakt, hebben we in figuur 3 een soort stamboom van alle soorten FET's getekend. Als we dual-gate-MOSF£T's willen testen (typen met een ex-

tra gate, dus) — die overigens niet in de "stamboom" zijn opgenomen — moeten we er even op letten dat we het vierde pootje (de extra gate) in aansluiting no. 4 steken (zie de tekening onder het schema Mar\ figuur 1). De aansluitingen 1 t/m 4 o p de print zijn voor d e te testen transistor bestemd, en kunnen het beste worden verbonden met een speciaal transistorvoetje (bij de onderdelenhandel verkrijgbaar) of desnoods met een IC-voetje. Een volledig onbekende transistor kunnen we nu als volgt testen: transistor in het voetje steken en kijken of de LED wil branden! Zo niet, alle vier mogelijke schakelaar-kombinaties uitproberen. Wanneer d e oscillator aanloopt met S2 in stand b, dan g a a t het om een FET. In andere gevallen is het een bipolaire transistor, waarbij d e stand van SI bepaalt of het om een NPN- of een PNP-type gaat.

Onderdelenlijst R1 = 220 kS R2 = 330 Q R3,R4 = 100 kS R5 = 2,2 kS R6 = 100 Q C l = 47 pF C2 = 330 pF C3 = 1 nF C4,C6 = 100 nF C5 = 4,7 nF Tl Dl LI L2

= = = =

BC 547 LED rood 220 M H 1 mH

S I = schakelaar dubbelpolig om S2 = schakelaar enkelpolig om S3 = schakelaar enkelpolig aan- uit 1 standaardprint formaat 1 onderdeienkosten ongeveer f 15 —

• c s | / ^ ^ 0 "="00-1 o^Ra T o

OS^CHBJZJO

nT0^05cH|-00 LTJ

ca

OO

O

OO

J J -

; av

^

inmaak-thermometer uitgekiende keukenhulp houdt de tennperatuur in de gaten

Van oudsher is, naar men zegt, de keuken het onbetwiste domein van de huisvrouw, waar onbevoegden niets te zoeken hebben. Niettemin wagen wij ons, slechts gewapend met een soldeerbout, op dit gevaarlijke terrein... Kort geleden was het weer de tijd om de vruchiten van eigen tuin te g a a n plul
sinds jaar en d a g een oplossing voor dit probleem. De inmaakapparatuur (weckflessen, kookketels e.d.) wordt van zolder g e h a a l d , van stof en tijdelijke veelpotige bewoners ontdaan, en weldra is het huis doortrokken van zoete geuren, voorboden van verrukkelijke marmelades en compótes. Bij het inmaken komt het op twee dingen a a n : een juiste timing en een precieze temperatuur. Dit zijn onderwerpen waar een elektronicus zich maar al te graag mee bezig

houdt! Laten we het hier eens over de temperatuur hebben. In dit artikel beschrijven we een elektronische inmaakthermometer, die door middel van een pleptoontje aangeeft wanneer de temperatuur van het water 60, 80 of 100 graden celsius bedraagt. Deze schakeling kan samen met d e elders in dit nummer beschreven timer gebruikt worden, maar dat is van later zorg. We zullen nu eerst het schema eens nader bestuderen.

Het abc van het inmaken Afhankelijk van de soort vruchten, moet het water In de ketel verhit worden tot 60, 80 of 100 graden. Daarna moet hef fruit nog een zekere tijd in het water van die (konstante) temperatuur doorbrengen. Ivleting van de temperatuur zal voor de meeste lezers geen probleem opleveren — over dat onderwerp hebben we het immers al veel vaker gehad. Alles wat we daarvoor nodig hebben.

kunnen we in figuur 1 terugvinden. IC4 levert uitsluitend tiet waarschuwingssignaal en heeft met de feitelijl<e meetschakeling niets te maken. Die werkt als volgt. Als opnemer gebruiken we een geïntegreerde warmtesensor van het type LM335. Deze IC's gedragen zich als zenerdioden, waarbij de zenerspanning een temperatuurafhankelijk g e d r a g vertoont. IC1 levert via een serieweerstand een gestabiliseerde spanning voor.de LM335. De temperatuurafhankelljke spanning die we op het knooppunt van zener en weerstand R3 ter beschikking hebben, komt terecht op de niet-inverterende ingang van een als komparator geschakelde opamp. Zoals bekend betekent komparator "vergelijker". Wat wordt er d a n vergeleken? Laten we eens kijken wat er aan de andere, inverterende ingang gebeurt. Deze is via een driestandenschakelaar verbonden met één van drie instelpotmeters. Wanneer de spanning die door de sensor wordt geleverd, een waarde overschrijdt die met een van de potmeters is ingesteld, klapt de uitgang van de komparator om, en wel

12V

-f>-@

r^^ lOp ••16V

^f 1

RST DIS

(ï) ^

IC4 555

'V,

TRG

.1 van massa (O V) naar een spanning die dicht bij d e voedingsspanning ligt. Dit heeft tot gevolg dat de als oscillator geschakelde 555 (IC4) via de reset-ingang wordt geaktiveerd en begint te oscilleren. De geleverde frekwentie ligt ivanwege de voor R5, R6 en C5 gekozen waarden) in het audio-gebied, zodat de o p het IC aangesloten piëzo-zoemer een mooie pieptoon laat horen. En dat is eigenlijk alles! Resteert alleen nog de vraag, hoe de sensor op

1

LM335

Bzl

In

1

3

i

TRS

lOOn

2

0

i

de schakeling moet worden aangesloten. We bevelen een afgeschermde verbindingskabel aan, omdat het beslist geen sukses zou zijn de komplete print in de kookketel te hangen. De sensor zelf kunnen we het beste in een klein hittebestendig buisje monteren (bijvoorbeeld van een balpen), dat d a a r n a met een kunsthars wordt volgegoten (figuur 2). De ijking kan het beste ter plekke, dat wil zeggen in de keuken, plaatsvinden, met behulp

•H^^-® van een oudenvetse kookthermometer. Als we geen thermometer ter beschikking hebben die dergelijke temperaturen kan aanwijzen, kunnen de instelpotmeters ook zo worden ingesteld dat o p d e schakelaarkontakten de spanningen worden gemeten die in het schema vermeld staan. Hoe we het inmaak-procédé nog verder kunnen automatiseren, kunnen we nalezen in het artikel "midi-timer", elders in dit nummer.

Onderdelenlljst

Figuur 1. Ook het inmaken, een sympattiiek overblijfsel uit de "goede oude tijd", leent zch prima voor automatisering: als het aankomt op een precieze temperatuurmeting, moet dat elektronisch te doen zijn! De schakeling is opgebouwd volgens een oud en vertrouwd recept: zenerdiode en komparator, meer is er niet voor nodig. In het artikel kunnen we lezen hoe het precies werkt. Figuur 2. Omdat we de print niet méé willen koken, moet de sensor aangesloten worden met een afgeschermd twee-aderig snoertje. Om het geheel voldoende stevig te maken en om de aansluitingen te isoleren, wordt de sensor in een buisje ingegoten. Pen 1 van de sensor wordt niet gebruikt en kan worden afgeknipt.

R1,R3 = 1,5 kS R2 = 4,7 kQ R4 = 2,2 M S R5,R6 = 100 kQ P I . . . P3 = 5-kQ-instelpptmeter Cl C2 C3 C4 C5 IC1 IC2 IC3 iC4

= = = = = = = = =

10 M F / 1 6 V 10 f.(F/6,3 V 100 nF 100 pF 1 nF 78L05 LM335 3130 555

S I = schakelaar enkelpolig 3 standen Bzl = piëzo-zoemer (bijv. TOKO PB2720) 1 standaardprint formaat 1 kosten van de onderdelen naar scliatting f 25,—

elex -

10-31

midhtimer "S^- •

elektronica voorkomt aanbranden Je hebt timers en timers. Sommige zijn specifiek voor korte tijden bestemd (enkele tienden van sekonden tot enkele sekonden) en andere voor de lange termijn (uren tot dagen). Sinds heden is er ook eentje daar tussen in, een timer voor de middellange afstand, om het zo maar eens te zeggen. . . Vooral als je haost hebt, zit 'n ongeluk In een klein hoekje. Je hoeft maar a a n het (spreekwoordelijke) kleedje o p d e pasgeboende vloer te denken om te weten wat we bedoelen. Wie leeft volgens het motto "haast je langzaam", leeft veiliger! Helaas wil het hier nog wel eens a a n ontbreken, als gevolg van een ongelukige timing: wie kijkt er immers precies op het goede moment o p de klok! En zo komen we dus bij het onderwerp "timer" terecht — een a p p a r a a t dat wel kan worden omschreven als een elektronische knoop in je zakdoek. Met een pieptoon waar10 32 -

elex

schuwt hij ons dat een telefoongesprek te lang gaat duren of dat het tijd is de aardappels van het vuur te halen. De meeste time-schakelingen die we tot nog toe gepubliceerd hebben, waren bij uitstek typen voor korte tijden — en die zijn met analoge tijdbepalende komponenten erg eenvoudig op te bouwen. Zodra we echter langere intervallen (vanaf enkele minuten) willen realiseren zonder gebruik te maken van digitale komponenten, g a a n we heel gemakkelijk grondig d e mist in. De oorzaak daarvan is, dat de hiervoor benodigde, uiterst kleine laad-

stroompjes voor de tijdbepalende kondensatoren, in dezelfde orde van grootte liggen als de lekstromen daarvan (zeg maar de zelfontlading). We kunnen ons dat heel gemakkelijk voorstellen, door een kondensator te vergelijken met een emmer waar een klein gaatje in zit. Het is natuurlijk geen kunst om die emmer vol te krijgen, als de straal water uit de kraan (lees: laadstroom) maar groot genoeg is. Maar als we nu die krachtige straal vervangen door een miezerig straaltje, d a t wordt overtroffen door d e hoeveelheid water die uit de emmer lekt, dan ligt het

voor de hand dat we d e emmer nooit vol zullen krijgen. Dit probleem hebben we in eerdere artikelen al uitvoerig b e h a n d e l d , bijvoorbeeld bij onze "vakantieklok" (aug. '85). Onze MIDI-timer die we nu nader onder d e loep zullen nemen, werkt grofweg o p dezelfde manier. De benaming MIDI hebben we gekozen gezien de intervallen die ermee bereikt kunnen worden: te lang voor bijvoorbeeld d e donkere kamer en te kort om als schakelklok voor bijvoorbeeld volière- of tuinverlichting te dienen. Toch is deze timer prima te gebruiken, bijvoorbeeld in de keuken. Uit door-

•*-ff—(+)^2\/

® ® ® IC1

0^ R1 lOOkl

IC2

IC3

® ® ©

N4 IC1 4060

-QTO^C1

ff

Il39n

tart/ V /ResA='

27,3 Hz

i

IC2 4022

-^

1N4148

-^

Q1 Q2 0 3 04 Q5 0 6 INH

• ;I_D AI_BI_CI_DI_EI_FI MIN. 10 20 301 301<40 50 60

N3

°i

i

BS170

N1...N4=IC3=4093

Figuur 1. Bij liet woord "timer" zullen velen meteen denken aan de donkere kamer, waar een verschil van enkele sekonden bepaalt of een afdruk in het album of in de prullebak terecht zal komen. Als het om langere tijden gaat, wordt het moeilijker. Met RC-netwerkjes is dan niet veel meer te beginnen omdat een eenmaal begonnen trilling het einde van zijn periode meestal niet meer meemaakt, vanwege lekstromen die groter zijn dan laadstromen. Om lange perioden te kunnen timen, moeten we gebruik maken van digitale delers, die in de CMOStechniek in talloze variaties verkrijgbaar zijn. Hier hebben we gekozen voor de 4060, waar voor ons gemak al een oscillator is ingebouwd. Aan de uitgang hebben we een signaal ter beschikking met een periodeduur van tien minuten (dat is een frekwentie van 0,001666 Hz). Dit signaal wordt door IC2 verder verwerkt.

l = 0,5mA (rust)/40mA (bedri|l,zonder relais en zoemer)

-PHS)

gaans welingelichte bron (lees: de vrouw des huizes) hebben we vernomen, dot bij het maken van jams en dergelijke heerlijkheden, de vruchten na het bereiken van een b e p a a l d e temperatuur (die door de inmaakthermometer wordt gesignaleerd) nog een nauwkeurig b e p a a l d e tijd (tenminste 10 minuten) moeten "inkoken". Als dus de MIDI-timer automatisch wordt ingeschakeld zodra de gewenste temperatuur is bereikt, d a n kan er met de bramenjam eigenlijk niets meer m i s g a a n . . .

Schemabeschrijving De kombinatie van IC1 en IC2 zal iedereen w e l bekend voorkomen. IC1 bevat een oscillator, d e daardoor geleverde frekwentie wordt in hetzelfde IC al een fors aantal malen door twee g e d e e l d . Omdat de frekwentie sta-

biel moet zijn, m a g d e periodeduur van het oscillatorsignaal niet boven een b e p a a l d e maximale waarde komen (of met andere woorden: d e frekwentie m a g niet tè laag worden), vanwege de al eerder genoemde lekstroom-problemen. De hier toegepaste oscillatorfrekwentie van 27,3 Hz levert in elk geval nog geen problemen op. Die frekwentie werd zó gekozen, dat we aan de uitgang van de laatste in IC1 geïntegreerde tweedeler, precies een periodeduur van 10 minuten krijgen. Teller IC2 werkt anders. Bij elke positieve flank o p d e klok-ingang (pen 14) wordt een logische één van de ene uitgang naar de volgende doorgeschoven (er is dus telkens precies één uitgang aktief). Daardoor krijgen we een lineaire tijdschaal bij d e intervalkeuzeschakelaar, een duur woord voor wat eigenlijk niets anders is d a n een draadbrugje tussen punt G en (naar keuze) één van

de uitgangen A tot en met F. De rest is simpel verklaard: door het punt G tevens met pen 13 van IC2 te verbinden, wordt d e teller gestopt als d e ingestelde tijd verstreken is. Het logisch-één-nivo blijft o p punt G staan totdat de schakeling is gereset. Door deze " 1 " wordt ook de langzaam lopende oscillator NI gestart, die o p zijn beurt weer de met N2 opgebouwde audiooscillator ritmisch in- en uitschakelt. Om het rendement van de piëzo-zoemer te vergroten, is die tussen in- en uitgang van een extra "driver"-poortje (N3) aangesloten. Tegelijk met de zoemer wordt ook nog een relais geaktiveerd, via een veldeffekttransistor BS 170 (Tl). De ingang daarvan is zo hoogohmig dat de gekozen uitgang van IC2 niet wordt belast. Ivlet het relais kunnen we alles schakelen wat we maar willen, we laten d e toepassing ervan d a n ook rustig aan de fantasie van de lezer over.

Sturing door de elektronische thermometer In het schema van d e inmaak-thermometer in dit nummer hebben we bij de uitgang van IC3 een pijl getekend. Die pijl wijst naar de ingangspijl van de timer, tussen R7 en N4. De kombinatie van beide schakelingen werkt als volgt. Zodra d e gewenste temperatuur is bereikt, wordt de timer gestart: d e uitgang van N4 wordt l a a g en geeft de resetingangen van IC1 en IC2 vrij. Wanneer de pieptoon aangeeft dat de ingestelde tijd verstreken is, kan d e timer door kort indrukken van SI opnieuw gestart worden. Als de inmaakthermometer is aangesloten, werkt dit echter alleen maar als de ingestelde temperatuur overschreden is! Als we d e timer als zelfstandig a p p a raat willen gebruiken, moet de verbinding tussen timer en thermometer dus beslist worden verbroken. elex -

10-33

IJking

Onderdelenlijst

Om d e timer te ijken, troeven we er alleen maar op te letten dat de oscillator de juiste frel<wentie opwel
R1,R3,R7 = 100 kS R2,R4 = 470 kQ R5,R6 = 1 M S PI = 100-kQ-instelpotmeter Cl C2 C3 C4

= = = =

39 nF 470 pF 1 |uF/16 V 470 nF

T l = BS 170 D l , D2 = 1N4148 IC1 = 4060 IC2 = 4022 IC3 = 4093 S I = druktoets (maak kontakt) Bz = piëzo-zoemer (TOKO PB2720) Rel = printrelais (bijv. Siemens V23027-A0006-A101) 1 standaardprint formaat 2 geschatte bouwkosten zonder kastje ongeveer f 20, —

Figuur 2. De onderdelenplattegrond laat zien, dat het tieel moeilijlt, zo niet onmogelijlt zou zijn geweest de schakeling op een standaardprint formaat 1 in elkaar te zetten. Er komt nogal wat kijken voor onze MIDI-timer!

'ITU3SIEISI HAAKJIESI pechfUtser Elex juli '86,

pag. 7-16

Een trouwe Elex-lezer schreef ons: "De multivibrotor in die pechflitser van jullie vibreert helemaal niet, want de kondensatoren tussen de basis van d e ene en d e koliektor van de andere transistor ontbreken!" Best een slimme opmerking, want die kondensatoren ontbreken inderdaad. Net als bij een "gewone" AfvlV geleiden d e beide transistors T1 en T2 beurtelings. Dus sturen ze om beurten kollektorstroom door de primaire wikkelingen van de trafo — echter in tegengestelde richting, zoda\ de Uaio "denkt" met een wisselspanning te doen te hebben. Dan de instelling van de transistors. Elke basis hangt via een 2:1-spanningsdeler a a n de koliektor van de 10-34 -

elex

andere transistor. Wanneer de kollektorspanning van bijv. T1 stijgt tot c a . 2 V (3 X 0,7 V drempelspanning), dan zal T2 g a a n geleiden. Diens kollektorspanning daalt d a n en daarmee verdwijnt ook de basisspanning van T1. De twee transistors kunnen dus nooit tegelijkertijd geleiden. Het geleiden van T2 wordt in het begin heftig tegenwerkt door de trafowikkeling in de kollektorleiding, welke zich als een rechtgeaarde spoel tegen elke stroomverandering verzet. Meteen na het omschakelen tussen Tl en T2 vormt die spoel een hoge weerstand en pas na enig aandringen slaagt T2 erin om zijn kollektorstroom erdoor te sturen. Dan wordt de weerstand van de spoel lager en blijft dat ook. Als gevolg daarvan zou de kollektorstroom wel

ECB

BCE

T1,T2 = BD239,BD437

willen toenemen, maar dat laat de instelling van d e transistor niet toe. De kollektorspanning stijgt echter wel. Töt het moment dat deze hoog genoeg is (ca. 2 V) om T1 te doen geleiden. Nu begint de hele ceremonie van voren af aan.

alleen zijn de rollen omgekeerd. Dat gaat zo door natuurlijk en d a a r m e e is de oscillatie een feit. Kondensatoren zijn daar in dit geval dus niet voor nodig, omdat de primaire wikkelingen van de trafo die funktie hebben overgenomen. Zo zit dat!

A^ . /

temperatuurbewaking voor diepvriezers Een diepvriezer is een prachtige uitvinding om voedsel gedurende langere tijd goed te houden — totdat iemand deur of deksel open laat staan of de stroom uitvalt. Gezien de risico's die dat voor gezondheid en portemonnee oplevert, is het raadzaam enkele guldens uit te geven voor een apparaatje dat de temperatuur in de diepvriezer voortdurend in de gaten houdt. . . Na een lange strenge winter kan de dooi een geschenk van de goden lijken. Als we het echter over dooi in een gesloten ruimte hebben, dan gaat het doorgaans niet om een natuurverschijnsel, maar stomweg over een stroomstoring of een openstaande deur van de diepvriezer. En als we d a n praten over het materiële verlies (in een béétje diepvriezer kunnen we zo voor honderden guldens a a n

vlees en groenten kwijt) dat het gevolg van zo'n storing of stommiteit kan zijn, dan moge duidelijk zijn dat we een dergelijk "vorstverlies" kunnen missen als de spreekwoordelijke kiespijn. Maar om een bekend kabaretier a a n te halen: Daar hebb'n wij het volgende o p gevond'n! En wel een temperatuursensor, die zich bij zeer strenge vorst b e h a a g lijk voelt en luidkeels protesteert als het 'm te warm

wordt. Een schakeling dus die zo'n beetje hetzelfde werkt als onze inmaakthermometer — of niet soms? Even afgezien van het kompleet andere temperatuurbereik, toch niet! Bij een diepvriezer kan d e temperatuur van het inwendige kortstondig stijgen, als we er iets uit halen of in leggen. En hoe weinig relatief warme lucht er ook binnendringt; onze sensor reageert daar heel gevoelig op (en zo

hoort het ook). Maar het is wel vermoeiend als telkens wanneer we de deur opendoen, het alarm zou g a a n . Daarom hebben we bij de sensor ook nog een soort vertraging ingebouwd. Het alarm g a a t pas als de kritieke temperatuur gedurende een bep a a l d e tijd (ongeveer 64 sekonden) overschreden ö///ff. Goed, nu weten we dus waarvoor we deze dooidetektor kunnen gebruiken, en wat-ie elex -

10-35

®

+—J— '^^ NTcrVj Bat. T Tf^On Lj^ok

A

IC1

2

1N4148 Bzl

R ©

^rr'

^

^

2M5

9 lon y l J

h

IC2 4024 IOC

4h

' j T l N3 JOt-'- CLK^ *

R2 MM?

N1...N4 = IC1 = 4093

Figuur 1. In dit nummer van Elex besteden me veel aandacht aan het thema "temperatuurmeting". Deze schakeling is om koud van te worden: als in de diepvriezer een kritieke temperatuur wordt overschreden, schakelt trigger NI en geeft in kombinatie met oscillator N3 een binaire teller vrij, die na 64 telpulsen een piëzo-zoemer aktiveert. Dankzij het gebruik van de teller wordt vermeden dat er al alarm wordt geslagen als de deur van de vriezer eventjes wordt opengedaan. We zien zo maar weer eens: over het onderwerp "temperatuur" raak je niet gauw uitgepraat! Figuur 2. De NTC-weerstand hoort in de diepvriezer thuis, de rest (print, batterij, zoemer en resetschakelaar SI) daarbuiten, het beste in een klein kastje. Eventueel kan op het verbindingspunt van de pennen 4, 8 en 9 van IC1 een printpen als testpunt worden gesoldeerd. Bij de afregeling (zie tekst) kunnen we dan op dit punt meten of N1 geschakeld heeft of niet. De zoemer reageert immers pas met een vertraging van ongeveer een minuut!

10-36 -

elex

presteert. In tiet volgende stuk tekst zullen we eens bekijken tioe tiij werkt.

Hoe werkt het? Of met andere woorden: welke funktle tiebben de versctilllende onderdelen van de schakeling? Over tiet llnkergedeelte van tiet sctiema valt maar weinig te vertellen. Op tiet knooppunt van de NTC-weerstand en potmeter PI stijgt de spanning bij toenemende temperatuur, omdat de NTC een steeds geringere ohmse weerstand tieeft als tiij warmer wordt (NTC staat immers voor Negatieve Temperatuur Coëfficiënt). Zodra d e triggerdrempel van N1 (een geïntegreerde Sctimitt-trigger) wordt oversctireden, klapt tiet logiscti nivo op pen 4 om van "één" naar "nul". Hierdoor wordt d e tot dat moment voortdurend aanwezige resetspanning op pen 2 van IC2 opgeheven. IC2 is een zeventraps binaire teller, d i e we ons kunnen voorstellen als een reeks achter elkaar geschakelde tweedelers. O p het moment dat de resefingang logisch nul wordt, wordt de teller aktief. Om te kunnen tellen heeft die natuurlijk nog wel een kloksignaal nodig, dat wordt geleverd door de met N3 gebouwde oscillator Deze heeft een frekwentie van ongeveer 1 Hz en wordt evenals de teller pas aktief als de temperatuur te hoog wordt. Omdat de oscillator pas loopt als o p pen 12 een logische

één staat, moet tussen NI en N3 nog een inverter worden opgenomen: dat is dus N2. Na de vierenzestigste puls van de oscillator wordt uitg a n g Qe van de teller logisch 1 Hierdoor wordt de oscillator N4 vrijgegeven, die o p een hogere frekwentie d a n N3 staat ingesteld en transistor T1 in een ritme van iets minder d a n een halve sekonde doet omschakelen. O p zijn beurt schakelt Tl de zoemer Bzl in en uit. Deze zoemer heeft een ingebouwde oscillator, zodat we een opvallend "pieppiep-piep" te horen krijgen. Het logisch nivo van Qe wordt via D1 teruggekoppeld naar oscillator N3: een "één" legt de oscillator stil. En d a t is ook precies de bedoeling: als de oscillator bleef lopen, zou de teller ook dóórtellen, en zou na verloop van tijd de " 1 " o p Qe weer in een "O" veranderen, waardoor de zoemer zou stilvallen. Het geheel, zoals we hierboven hebben beschreven, werkt uitsluitend als de logische nul op pen 4 van N1 ook werkelijk lang genoeg aanwezig is (dus als de temperatuur in de diepvriezer lang genoeg te hoog is). Als deze nul weer in een "één" verandert voordat de vierenzestigste puls door IC2 is geteld, blijft Qe van dit IC logisch nul. Wanneer we d e dooidetektor na een alarm weer tot zwijgen willen brengen, doen we dat door middel van druktoets SI: een kortstondige over-

i

OndE rdelenlijst R1 = 2,2 MQ R2 = 4,7 MQ PI = 2,5-MQ instelpotmeter Cl C2 C3 C4

= = = =

10 nF 470 nF 330 nF 220 nF

Tl Dl IC1 IC2

= = = =

BC557A 1N4148 4093 • 4024

S I = druktoets (maakkontakt) NTC = 100 kQ (25 °C) (bijv Siemens KI64) bestelnummer Q63016'M4100-K40 Bzl == gelijkspanningszoemer 5 V 1 standaardprint formaat 1 geschatte onderdelenkosten ongeveer A 15,—

brugging van P1 legt pen 5 en 6 van NI a a n massa, en maakt dus de resetingang van IC2 logisch 1. C1 zorgt voor een automatische reset bij het inschakelen van het apparaat. Afgezien van d e technische gegevens en de afregelmethode, hebben we nu eigenlijk alle belangrijke punten van de schake- " ling behandeld. We hoeven nu alleen nog maar te weten hoe we P1 moeten instellen!

Afregeling en technische gegevens De instelling van PI is afhankelijk van de temperatuur waarbij alarm moet worden geslagen. Bij een diepvriezer is dat —18 °C. De beste manier om dit in i ^

Jk

te stellen zou zijn, de NTCweerstand at te koelen tot precies —18 °C, en d a n d e potmeter zo te verdraaien dat er net alarm wordt gegeven. Helaas kunnen we een temperatuur van —18 °C niet zo eenvoudig te voorschijn toveren, want het is natuurlijk niet erg zinvol om d e komplete diepvriezer plus inhoud tot die temperatuur "op te warmen". Het is handiger om een koelbox te nemen (zoals wel op het strand wordt gebruikt om frisdranken koel te houden) en d e koellichamen daarvan af te koelen tot een lagere temperatuur d a n —18 °C. Daartoe zetten we de diepvriezer in de stand "invriezen" of "maximum". Vervolgens pakken we die koellichamen samen met

weerstand veroudert, moet de afregeling na een jaar nog eens herhaald worden (de weerstandswaarde kan dan maximaal ± 15% zijn veranderd). We hebben trouwens voor de NTC zo'n hoge waarde gekozen om het stroomverbruik van d e schakeling zo laag mogelijk te houden: nog geen 10 juA. Met een platte 4,5-V-batterij kunnen we het dan een kleine eeuwigheid stellen. Het kan natuurlijk geen kwaad om af en toe de batterij eens te kontroleren: overbrug daartoe d e NTC-weerstand; na een minuut moet het alarm g a a n . Hopelijk alleen dan!

bruari een kort verslag van hun projekt inzenden. Op de wedstrijd zelf presenteren de deelnemers a a n PROJEKT 87 hun projekt op een drieluik. Op die drieluik kunnen teksten, foto's en tekeningen bevestigd worden, o p de ruimte ervoor kan een apparaat, of een proefopstelling worden neergezet. PROJEKT 87 dient tevens als voorselektie voor de European Philips Contest tor Young Scientists and Inventors, die iets later in 1987 in Parijs gehouden zal worden.

men worden, met een projekt dat voor school g e d a a n is. Nadere informatie in de vorm van een folder met opgaveformulier is vanaf 1 oktober 1986 te verkrijgen bij:

Ê

KALLIDOSKOO/Jonge

de NTC-weerstand en een thermometer in een piepschuim doosje in, en wachten tot de thermometer een luchttemperatuur van - 2 0 °C of —19 °C aanwijst. (De thermometer heeft een zekere vertraging, dus niet wachten tot hij precies —18 °C aangeeft/. Dan regelen we PI zó af dat er net alarm wordt gegeven. Een grove vóórinstelling kunnn we krijgen door een weerstand van 2 MQ in plaats van de NTC-weerstand te zetten, aangezien de weerstand van de NTC bij —20 °C ongeveer die waarde heeft. We moeten hierbij echter rekening houden met een tolerantie van ongeveer 10%. Bij het afregelen kunnen we het beste altijd "op safe spelen". Omdat een NTC-

onderzoelters

Op 15 en 16 maart 1987 organiseert de Federatie De Jonge onderzoekers wederom een Wedstrijd voor Jonge Onderzoekers. De wedstrijd zal dit jaar in het Elektrum te Arnhem worden gehouden. DUO organiseert deze wedstrijd, om jongeren te stimuleren zelf met wetenschap en techniek a a n de g a n g te g a a n . Er zijn twee deelnamekategorieën voor de wedstrijd.

IDEE 87 Voor de kategorie IDEE 87 kan men zich inschrijven als men o p 15 maart niet ouder is dan 16 jaar. Deelnemers kunnen inschrijven met een zelfgebouwd apparaat, een klein experiment, een serie waarnemingen of iets dergelijks. Het is niet de bedoeling dat het wereldschokkende nieuwe uitvindingen zijn, maar wel dat er « e n stukje eigen idee of eigen kreativiteit in zit. We noemen een paar voorbeelden: een zelfbedachte elektronische schakeling, een serie waarnemingen a a n het g e d r a g van die-

ren, een origineel computerprogramma, een zelfverzonnen a p p a r a a t enzovoort. De deelnemers kunnen op 15 en 16 maart hun idee laten zien a a n de jury en niet te vergeten a a n het publiek.

PROJEKT 87 Voor PRCÜEKT 87 kan iedereen zich opgeven, die op 15 maart niet ouder is d a n 21 jaar. Let wel: er is geen minimumleeftijd, ook iemand die nog geen 16 is m a g meedoen a a n PROJEKT 87. Er worden d a n wel wat hogere eisen gesteld d a n voor IDEE 87. PROJEKT 87 is eigenlijk d e wedstrijd "oude stijl", zoals DUO die al sinds 1968 organiseert. Voor deze kategorie kan men zich inschrijven met een wat uitgebreider projekt op wat voor g e b i e d van wetenschap en techniek dan ook. Het kan g a a n om biologie, natuurkunde, scheikunde, computerkunde, verschillende vormen van techniek, maar ook om taalwetenschappen of sociale wetenschappen. Van de deelnemers wordt verwacht, dat ze voor half fe-

Hoe meedoen? Voor beide kategorieën geldt, dat men alleen of met een groep mee kan doen. Waarbij we moeten opmerken, dat, als de groep erg groot is, de groep op de d a g e n van de wedstrijd door drie mensen vertegenwoordigd m a g worden. Deelname brengt geen kosten met zich mee en men hoeft geen lid te zijn van DJO Een deskundige jury zal de projekten beoordelen, waarbij uiteraard rekening gehouden zal worden met de leeftijd en achtergrond van de deelnemers. Overigens m a g ook deelgeno-

Federatie De Jonge Onderzoekers Waldeck Pyrmontsingel Ó521 BC NIJMEGEN fel. 080-229549

14

Voor beide wedstrijdkategorieën is een aantal prijzen beschikbaar, grotendeels in de vorm van materiaal. Zoals bijvoorbeeld een set chemisch glaswerk, een mikroskoop, elektronica-onderdelen en dergelijke. Uiteraard wordt er rekening mee gehouden, bij de bepaling van de prijzen, wat voor soort materialen passen bij het door d e prijswinnaar gedane onderzoek of projekt. De Wedstrijd voor Jonge Onderzoekers 1987 kan georganiseerd worden dankzij medewerking en bijdragen van: Elektrum, Arnhem Euromex, Arnhem Philips, Eindhoven elex -

10-37

êit

>stmelder

brievenbus met afstandsindikatie — de ouderwetse posthoorn in een nnodern jasje De posthoorn behoort al sinds lang tot de achterhaalde muziekinstrumenten. De laatste authentieke exemplaren hangen in het bedrijfsmuseum van de PTT, wachtend tot iem a n d het stof van de laatste eeuwen er uit blaast. De oorzaak hiervan is niet een gebrek a a n muzikaliteit onder de bestellers. Het is eerder een gevolg van d e individuele service die de PTT tegenwoordig biedt. De post wordt immers niet meer uitgedeeld op het marktplein, maar a a n huis bezorgd. Toen deze wijze van bestellen werd ingevoerd, bleek het ondoenlijk bij elke brievenbus iets op de hoorn te blazen (geluidshinder, hyperventilatie). Daarom werd er voortaan geklopt of aangebeld. Maar ook deze dienstverlening werd door de tijd ingehaald. "The postman only rings twice" was jaren geleden al een teken aan de wand, en een moderne besteller belt alleen nog voor aangetekende stukken. Wie om een of andere reden 10-38

elex

reikhalzend uitziet naar zijn post, is dus gedwongen voortdurend d e brievenbus in het oog te houden — een saaie en tijdrovende bezigheid. Daarom stellen wij u in dit artikel een postmelder voor, die met behulp van een oplichtende LED aangeeft, dat er liefdesbrieven, aanmaningen en reklamefolders in de bus gevallen zijn.

Het

mechaniek

De elektronica van onze postmelder is uiterst sim-

1 beltrafo

g

pel. Het inwerpen van een brief wordt namelijk niet gesignaleerd door een lichtsluis, maar door een schakelaar. Van de dwarrelende brief kunnen we echter niet verwachten dat hij uit zichzelf de schakelaar weet te vinden. Daarom moeten in de brievenbus enkele mechanische voorzieningen worden aangebracht. Wat d e beste konstruktie is, hangt af van uw brievenbus, want tenslotte zijn niet alle brievenbussen hetzelfde. Figuur 2 geeft enkele voorbeelden die als richt-

lijn kunnen dienen. Het aanbrengen van het schakelmechaniek vereist enig boor- en lijmwerk. Voor bewoners van een huurhuis is het daarom a a n te bevelen, dat men eerst de toestemming van de huisbaas vraagt. Het

Figuur 1. Een eenvoudige sciialieling die zeer gemaldfelijl< nagebouwd l
LED M L

'»od

BC547A

3 j N3jO

N1...N4 = IC1 = CD4093B

mikroschaketaar

mechanische gedeelte en de elektronica worden a a n elkaar gekoppeld nnet behulp van een mikroschakelaar. Een dergelijke schakelaar ziet er meestal uit als een klein, plat doosje. Uit de behuizing steekt een minuskuul drukknopje (c.q. -balkje) dat met zeer weinig kracht kan worden ingedrukt, en terugveert als men het loslaat. Het kontakt is dus gesloten zolang het knopje wordt ingedrukt. De mikroschakelaar kan op meerdere wijzen in de brievenbus worden aangebracht. We kunnen de schakelaar bijvoorbeeld laten bedienen door de klep van de brievenbus. Het is echter ook mogelijk, in d e brievenbus een scharnierend paneel a a n te brengen dat de schakelaar indrukt als er o p het paneel een poststuk valt (zie figuur 2).

De mikroschakelaar

Figuur 2. De mikroschakelaar kan op versctiillende wijzer) in de brievenbus worden ingebouwd. In de eenvoudigste uitvoering wordt de schakelaar bediend door de klep van de brievenbus. Het knopje van de mikroschakelaar is permanent ingedrukt, en veert terug als de klep geopend wordt. In dat geval kiest u de schakelaaraansluiting die bij het indrukken van de knop een geopend kontakt geeft. De tweede versie maakt gebruik van een plaat die om een as draait. Als er een poststuk in de bus valt, wordt de plaat tegen de schakelknop gedrukt — een oplossing voor handige knutselaars. De derde versie berust op hetzelfde principe, maar is iets eenvoudiger: het poststuk valt op een scharnierende bodemplaat. Het kan voorkomen, dat de bodemplaat reeds door haar eigen gewicht de schakelknop indrukt. In dat gevaj moet tussen de plaat en de bodem van de brievenbus een drukveer worden aangebracht. Bij de tweede en de derde versie kiest u de schakelaaraansluiting die bij het indrukken van de knop een gesloten kontakt geeft.

elektronica

De flipflop hebben we in Elex al vaker b e h a n d e l d , en in onze elektronicakursus zullen we deze schakeling binnenkort opnieuw a a n de orde stellen. Daarom volstaan we in dit artikel met een korte toelichting. Door het indrukken van de mikroschakelaar wordt de flipflop geset (pen 6 van het IC wordt d a n verbonden met de massa). Opgelet: al naar g e l a n g de mechanische opbouw kunnen zich twee gevallen voordoen: 1) De schakelknop wordt ingedrukt als er een poststuk in de bus valt. 2) De schakelknop is permanent ingedrukt, en veert door het openen van de brievenklep terug naar de ruststoestand. Gelukkig is d e toegepaste mikroschakelaar uitgevoerd als omschakelaar. Hij kan dus in beide gevallen worden gebruikt, mits men de juiste kontakten kiest: geen post, kontakt open — post: kontakt gesloten. Door het setten van de flipflop wordt d e uitgang (pen 4) logisch "1", zodat transistor T1 gaat gelei-

den. De LED in de kollektorleiding van Tl licht nu op. Nadat de post uit d e brievenbus is g e h a a l d , wordt de flipflop met S2 gereset. Het zal duidelijk zijn, dat de flipflop niet gereset wordt als d e mikroschakelaar terugkeert naar zijn oorspronkelijke stand — de informatie "post gearriveerd" wordt vastgehouden.

Voeding, printmontage Deze schakeling stelt nauwelijks eisen aan de voeding. Daarom kan de gelijkspanning zonder problemen worden afgeleid uit de beltrafo, met behulp van enkelfasige gelijkrichfing: alles wat men nodig heeft, is een diode en een bufferelko van 100 f.(F. Na de bufferelko volgt nog de zenerdiode D2; deze zorgt er voor, dat de voedingsspanning begrensd wordt o p (ongeveer) 12 volt. Overigens: de schakeling heeft geen enkele invloed op de werking van de deurbel. De print monteert men het beste in d e buurt van d e beltrafo, bijvoorbeeld in de meterkast of in de behuizing van de deurbel (c.q. -gong). De LED moet natuurlijk goed zichtbaar zijn — misschien kunt u hem in de afdekkap van de gong plaatsen. Dit montagevoorstel houdt in, dat de verbindingskabel tussen de print en d e mikroschakelaar in de brievenbus tamelijk lang is. Gebruik dus afgeschermde kabel. Als er ondanks deze maatregel nog storingen optreden, kunnen die worden verholpen door over de printaansluitingen van SI een kondensator (10. . .100 nP) te solderen.

On derdelenlijst R1, R5 = 560 Q R2 . .R4 = 10 kQ Cl = 100 | J F / 2 5 V C2 = 100 nF MKT C3 = 10 J J F / 2 5 V T l = BC547A D l = 1N4001 D2 = zenerdiode 12 V/400 m W D3 = LED (rood) IC1 = 4093 B S I = mikroschakelaar S2 = druktoets (maakkontakt) 1 Elex-standaardprint formaat 1 Kosten van de onderdelen: ca f 1 5 , ~

Wij hopen dat uw postmelder hoofdzakelijk liefdesbrieven, lottoprijzen en belasting-teruggaven te melden krijgt. Een schakeling die ongewenst reklamemateriaal rechtstreeks naar de afvalbak transporteert, behoort op dit moment nog niet tot d e mogelijkheden, maar wie weet. . . elex -

10-39

schakelen met de wekkerradio

In vergelijking met zo'n ouderwetse mechanische wekker, je weet wel met van die grote bellen er boven op, is een wekkerradio al een hele verbetering. Maar stel je eens voor, wakker te worden met zachte muziek en bovendien de geur van vers gezette koffie in je neus — is er iets heerlijkers denkbaar? Een wekkerradio is eigenlijk niets anders d a n een gewone scliakelklok; o p een (gelukkig) instelbaar tijdstip sctiakelt hij ofwel de radio (vandaar de naam) otwel een zenuwslopende pieptoon in. Je zou dus denken dat tiet voor de hand ligt deze mogelijkheden uit te breiden met (bijvoorbeeld) een kotfiezetapparaat, eierkoker of broodrooster! Helaas moet je de wekkerradio's die met een schakel konta kt voor 220-V-apparaten zijn uitgerust, met een lampje zoeken; en bovendien, wie denkt er bij de aanschaf van zo'n a p p a r a a t nou a a n om het later nog eens voor koffiezetten te gebruiken? Gelukkig hebben we op het Elex-lab een paar heel slimme 10-40 — elex

mensen zitten die over dit probleem hebben nagedacht en met een oplossing uit de bus zijn gekomen waarvoor maar een heel kleine ingreep in de radio nodig is — zodat in de toekomst de koffie al klaar is vóórdat je naar je werk moet.

Waar zit de luidspreker? Die moeten we namelijk even er uit halen om, zoals in figuur 1 te zien is, twee draadjes a a n de aansluitlipjes te solderen. Daarmee sluiten we d e radio op onze schakeling a a n . Als die draadjes era a n zitten, kunnen we de wekkerradio verder met rust laten tot we het geheel in gebruik nemen. Het is dus een heel simpe-

le ingreep, we kunnen de printen in de radio gelukkig met rust laten. We kijken in het schema van figuur 2 hoe het verder gaat. Eerst komen we een scheidingstrafo tegen, met een transformatieverhouding van ongeveer 1:1 Zulke trafo's worden wel als aanpassingstrafo's voor lichtorgels gebruikt. Vaak kunnen we uit een oude transistorradio ook nog wel een bruikbare trafo slopen: in geval van nood kunnen we het ook stellen met een luidsprekertrafo. We hebben die trafo nod i g om in de eerste plaats onze schakeling galvanisch van het lichtnet gescheiden te houden — en dus "schokkende" ervaringen te vermijden — en in de tweede plaats om d e schakeling immuun te ma-

ken tegen geluiden uit d e omgeving. Van de sekundaire wikkeling van de trafo komt de wisselspanning (van zoemer of omroepzender, dat doet er niet toe) op de ingang van een o p a m p terecht, die als inverterende versterker is geschakeld. De versterkingsfaktor bedraagt lOx, dit wordt b e p a a l d door d e verhouding R4:R3. Omdat de schakeling met een enkele voedingsspanning werkt, ligt d e "-»-"ingang van de o p a m p a a n de halve voedingsspanning (d.m.v. R1 en R2). Het versterkte uitgangssignaal (een wisselspanning die eerst nog door D1 van zijn negatieve periodehelft is ontdaan) komt terecht bij de kombinatie van Tl en T2. Deze twee transistoren vormen een soort

Onderdelenlijst R1,R2,R7,R8 = 47 kQ R3,R6 = 10 kQ R4 = 100 kQ R5 =/ 100 Q R9 = 4,7 kQ

houdschakelaar (of flipflop): één enkele impuls is genoeg om het relais ingeschakeld te houden. De "truc" hierbij Is simpel: als transistor Tl kortstondig geleidt, gaat de koliektorspanning naar nul. T2 zal d a n sperren en de koliektorspanning van deze transistor wordt hoog. Omdat deze spanning via R8 weer naar de basis van Tl gaat, blijft deze transistor geleiden en het relais blijft aangetrokken. Die toestand blijft bestaan tot met S1 eventjes een kortsluiting tussen basis en emitter van T1 wordt veroorzaakt: het relais valt dan af en blijft in die toestand tot de wekker zich opnieuw meldt. In het schema staat 12 V als voedingsspanning; dit is slechts een (minimum)richtwaarde. Met een voeding van 15 of 18 V werkt de schakeling ook prima. De voeding moet genoeg stroom kunnen leveren om het relais te bekrachtigen — ongeveer 100 mA dus. Vanwege deze vrij hoge stroom moeten we batterijvoeding afraden. Hoewel het er ook een beetje van af hangt wat we met het relais willen schakelen, dat wil zeggen hoe lang het relais telkens Ingeschakeld moet blijven. In

Elex hebben we de afgelopen jaren al zo veel verschillende netvoedinkjes beschreven, dat ieder o p zijn gemak wel wat bruikbaars kan uitzoeken. (Wie nog niet alle nummers In zijn bezit heeft, kan de ontbrekende exemplaren bij de uitgever nabestellen!). Wanneer we met het relais 220 V willen schakelen, verdient het aanbeveling dat relais niet op de print te solderen, maar ergens anders in een g o e d geïsoleerde behuizing te bevestigen. In principe kunnen we met een relais alles inschakelen wat we maar willen. Wat dacht je bijvoorbeeld van een elektromotor die je bed heel langzaam maar onverbiddelijk omkiept?

C1,C2 = 10nF/16 V C3 = 100 nF T1,T2 = BC547B D1,D2 = 1N4148 IC1 = 741 SI = druktoets (maakkontakt) T r i = scheidingstrafo Rel = 12-V-printrelais

(bijv. Siemens V23027-A0006-A101) 1 standaardprint formaat 1 onderdelenkosten zonder trafo en kastje ongeveer f 17,50

Figuur 1. We ontkomen niet aan een Ideine ingreep in de ivek/terradio: kap erafhalen, of — aftiankelijk van Aoe liet apparaat in elkaar zit — op een andere manier de luidspreker bereikbaar maken. We solderen dan twee dunne draden aan de aansluitlipjes en verbinden die met onze schakeling. Kap er weer op en klaar is Kees!

410001-

wekkerradio

I t I 1°" ^ BC547B

—I

I I

I

^Ö—0

.1N4148

<M2)

Figuur 2. De schakel-uitbreiding voor de wekkerradio bestaat uit twee blokken: een opamp (die als inverterende versterker is geschakeld) en een houdschakelaar (Tl, T2) die een relais stuurt. Als scheidingstrafo kunnen we het beste een 1:1-aanpassingstrafo voor lichtorgels gebruiken: die zijn bij de onderdelenhandel goed verkrijgbaar. Waarom we in plaats van een trafo geen mikrofoon hebben gebruikt? Dan zou immers geen enkele ingreep in de wekkerradio nodig zijn! In principe had dat ook best gekund, ware het niet dat zo'n mikrofoon ook gevoelig is voor andere geluiden dan die welke door de luidspreker worden geleverd. Je kunt je dan wel indenken wat er allemaal mis kan gaan als je een beetje te luid snurkt. . . elex -

10-41

oven-uit indikator

Voor vergeetachtige types kan de o m g a n g met een elektriscti fornuis soms een probleem zijn. Zodra ze d e Inuisdeur actiter zicti gesloten hebben, worden ze door twijfel overvallen; "Heb ik de oven nu uitgeschakeld, of niet?". Nog even terug naar de keuken, want je weet maar nooit! Een moment later staan ze weer bij d e deur, en beginnen opnieuw te twijfelen! Wij hebben een schakeling gemaakt die voor eens en voor altijd een eind maakt a a n deze kwellende onzekerheid. Deze "oven-uit indikator" is namelijk voorzien van een piëzo-zoemer die naast de huisdeur wordt aangebracht. Als bij het afsluiten van de huisdeur het elektrische fornuis nog ingeschakeld is, geeft de zoemer een kortstondig signaal. De schakeling heeft dus twee sensors nodig: een op het fornuis, en een tweede in de stijl van d e huisdeur. De sensor op het fornuis is een LDR. Deze stelt vast, of het kontrolelampje brandt, of niet. 10-42 -

elex

Hoe het werkt

Hij is toch uit? Of niet soms?. Ja toch?. . .Of De deur-sensor is een kontakt dat gesloten wordt als men de sleutel omdraait.

Niet zo heet gegeten Deze bekende uitdrukking geldt niet alleen voor de soep, maar ook voor onze schakeling, want die is tamelijk simpel. Zoals reeds gezegd, is de fornuissensor een lichtgevoelige weerstand (LDR). De LDR wordt rechtstreeks tegen het venster van het kontrolelampje bevestigd. Deze methode biedt meer betrouwbaarheid dan de toepassing van warmtegevoelige weerstanden. (Bovendien zouden die weerstanden in de buurt van de kookplaten gemonteerd moeten worden, wat bij het koken hinderlijk kan zijn.) Omdat d e meeste fornuizen voorzien

zijn van afzonderlijke kontrolelampjes voor de kookplaten en voor de oven, beschikt onze schakeling over drie identieke sensoringangen (opgebouwd rond N1, N2 en N3). Ingangen die men niet nodig heeft, legt men a a n massa met behulp van afsluitweerstanden (10 kQ. . . 100 kQ; zie N2 en N3). Omdat d e drie ingangen identiek zijn, hebben we het sensor-gedeelte slechts een maal getekend (bij de inverter NI). Zoals in het schema te zien is, bevat de schakeling zes inverters. Deze bevinden zich alle in hetzelfde 14-pens DIL-IC. De funktie van een inverter is, het logische nivo a a n zijn ingang om te keren: als de ingang logisch " 1 " is, zal d e uitgang logisch "O" zijn, en omgekeerd.

Als het licht van het kontrolelampje op d e LDR valt, wordt de weerstand van de LDR geringer. Dit heeft tot gevolg, dat de spanning a a n de ingang van NI stijgt. NI aksepteert deze waarde als logisch "1", en geeft dus a a n zijn uitgang een logische "O". Maar nu komt het! SI is een schakelaar die zich in de deurstijl bevindt, en gesloten wordt als men de sleutel omdraait. Het signaal klinkt, als aan de volgende voorwaarden is voldaan: d e uitgang van NI (of N2 of N3) moet logisch "O" zijn (de oven is aan), en d e huisdeur moét bij vertrek worden afgesloten. Als a a n beide voorwaarden voldaan is, zal de i n g a n g van N4 (via 02) gedurende c a . 4 sekonden naar massa getrokken worden. Tijdens deze periode is de uitgang van N4 (pen 8) logisch "1". (In de rusttoestand is de uitgang van N4 logisch "O". In dat geval vloeit via D4 een stroom van de oscillator

"*1 VyLDR

t = 4seliond«i R3pl

R4|

12V

.

HH

lOOn

2ieN1

2ieN1 U

^1

2 Bz1

(\0—

0—

-Zie,

IC1

C2 C1

®

i

-r^|N3>^ Onderdelenlijst

*l ui''^[71 [5] p i

D1...D4=1 = 1N4148 N1..N6 =IC1 |i =40106

C3

R1 R2 R3 R4 R5 R6

-0—@

10 kQ 1 MQ 47 kQ 10 MQ 100 kQ LDR

Rx,Ry = 10 kQ (zie tekst)

N5 naar massa — d e oscillator geeft d a n geen signaal.) Wordt pen 8 echter logisch "1", d a n spert D4; door de diode vloeit nu geen stroonn meer, zodat de oscillator geal
is, kan ook een batterij van 9 V worden toegepast. Zorg er voor, dat het optische "kontakt" tussen het kontrolelampje van het fornuis en de LDR voldoende is, en niet gestoord wordt door invallend daglicht (vals alarm). Zonodig afschermen met lichtdicht materiaal (zie figuur 2). De schakelaar S1 wordt zo gemonteerd, dat het kontakt sluit als de huisdeur wordt afgesloten. Monteer S1 dus aan de sluitplaat of in de deurstijl, achter d e opening voor de nachtschoot. (Niet achter de dagschoot — d a n zou het -kontakt gesloten zijn zolang de deur dicht is, ongeacht of er iemand thuis is, of niet. Het signaal klinkt dan telkens wanneer de oven wordt ingeschakeld.) Als schakelaar dient een druktoets, een mikroschakelaar of desnoods een kontaktveer die door de nachtschoot wordt ingedrukt. Wie verwacht dat dit geknutsel in d e omgeving van het slot tot problemen met de huisbaas leidt, kan bij de deur ook een gewone schakelaar monteren die met de hand bediend wordt. Maar dan moet men natuurlijk niet vergeten bij het w e g g a a n op de knop te drukken.. .

Figuur 1. Met behulp van een lichtgevoelige weerstand (R6) en het IC 40106 wordt vastgesteld of het liontrolelampje van het elektrische fornuis brandt, of niet. Als men het huis verlaat en de deur afsluit, terwijl de oven nog ingeschakeld is, klinkt een signaal. We nemen aan dat onze lezers hun huis via de deur verlaten — wie een andere weg kiest, zal de schakeling moeten aanpassen.

C l = 100 nF C2 = 330 nF C3 = 3,3 nF D 1 . . . D 4 = 1N4148 IC1 = 40106 S I = druktoets (maakkontakt) Bzl = piezo-zoemer (bijv. Toko PB 2720) 1 Elex-standaardprint formaat 1 Kosten van de onderdelen: ca. f 12,50

Figuur 2. De LDR wordt bij voorkeur zo gemonteerd dat hij uitsluitend het kontrolelampje "ziet", en geen daglicht. Zonodig afschermen met lichtdicht materiaal. Als men het venster van het kontrolelampje gedeeltelijk vrijlaat, kan ook met het blote oog nog worden vastgesteld of de oven ingeschakeld is. Figuur 3. Slechts 1 IC, dus: standaardprint formaat 1. Onze vaste lezers hoeven we er niet meer op te wijzen dat de print zorgvuldig gemonteerd moet worden. Maar omdat Elex steeds meer nieuwe lezers krijgt, willen we nog eens de aandacht vestigen op de rubriek "Elextra" die in de eerste pagina's van elk nummer te vinden is. Wie niet zeker weet of hij wel op de goede weg is, vindt daar allerlei informatie over de juiste montage.

^

O—ooHhooi^

O

f

NMMMHMm

>liSiSli''. ^
lm?

elex — 10-43

elex experimenteersysteem

de transistor als schakelaar relais-sturing In de vorige aflevering iiebben we uitgelegd, hoe een transistor w/erl
elex

printplaat hebben ontworpen — tenslotte zouden alle tot nu toe behandelde schakelingen best op één print een plaatsje kunnen vinden. Maar dat hebben we bewust niet g e d a a n . Als we later komplexere schakelingen g a a n opbouwen uit verschillende modulen, d a n zullen we tot de ontdekking komen dat een groot aantal printen met kleine, eenvoudige schakelingen erop het systeem veel ffexibeler maken.

Het nut van schakelen In een van d e laatste experimenten konden we een lampje in de koliektorleiding van een transistor aan- of uitschakelen door de basis van d e tran-

deel 2:

sistor met de voedingsspanning of met massa te verbinden. Je zou je d a n kunnen afvragen: "Als ik toch van de basisweerstand een brug moet leggen naar de plusleiding, kan ik d a n niet net zo g o e d metéén het lampje met de plus verbinden — zonder transistor?" Op zich is dat natuurlijk juist als het er alleen maar om gaat, met de hand een lampje in te schakelen. Maar in de praktijk is het meestal zo, dat er zich voor de schakeltransistor een andere schakeling bevindt, die de transistor stuurt. Dat kan bijvoorbeeld een alarminstallatie zijn of een elektronische kookwekker of een oversturingsindikatie voor een versterker. De uitgangsstroom

van zo'n schakeling is niet voldoende om het lampje te laten branden, maar we kunnen er wel d e transistor mee laten geleiden. Een lampje heeft minstens enkele tientallen milliampéres nodig om zichtbaar licht uit te stralen — de transistor gaat al geleiden bij een basisstroom van minder d a n één mA. Het heeft weinig nut, de basisstroom groter te maken d a n nodig is, maar het kan wel: de transistor blijft braaf zijn werk doen. Tot a a n een b e p a a l d e grens natuurlijk: daarboven gaat hij kapot. In alle gevallen, waarin d e voor het schakelen van d e transistor b e n o d i g d e basisstroom geringer is d a n d e stroom door d e verbruiker (kollektoremitter-circuit), spreekt men van de stroomverster-

kende werking van de transistor. De stroomversterking kan worden berekend door de kollektoremitterstroom te delen door de basisstroom. Bij de experimenten uit d e vorige aflevering kunt u dat heel gemakkelijk zelf doen. Als we praten over sctiakelende transistors, is tiet be-_ grip "stroomversterking" eigenlijk een beetje verwarrend. Wat er in feite versterkt wordt, is "informatie" : de (via de voedingsspanning) besctiikbare stroom wordt door hiei zwakstroomsignaal a a n de basis onderbroken of ingeschakeld.

Lamp aan emitter tvlet de print uit het vorige nummer kan nog een experiment worden uitgevoerd, dat eigenlijk meer ligt op het g e b i e d : "de transistor als versterker". In latere afleveringen komen we daar nog uitvoerig o p terug. Als u het lampje o p de met L2 aangegeven plaats zet en LI vervangt door een d r a a d b r u g , zal het g a a n branden als d e

Figuur 1. De principiële opbouw van een relais: een elektromagneet trekt een beugeltje aan, dat via een isolator in verbinding staat met de kontakten (la). Daaronder het schemasymbool (1b): de rechthoek met het schuine balkje is de magneetspoel. Veel relais (ook het door ons gebruikte exemplaar) hebben meerdere kontakten. Het hier afgebeelde relais heeft twee onafhankelijk van elkaar werkende omschakelkontakten; "twee maal om ", heet dat dan. Figuur 2. Het schema van de relaisprint. De schakeling lijkt sprekend op die van de lampjesprint. R1 begrenst de stroom door de spoel van het relais. Dl beschermt de transistor tegen spanningspieken, die door zelfinduktie in de spoel van het relais kunnen ontstaan bij het uitschakelen van de stroom door de spoel. Omdat een relais maar twee schakeltoestanden kent, zou een emittervolger-versie van deze schakeling weinig zin hebben.

basisweerstand a a n plus ligt. Dat is allemaal al bekend. Maar nu g a a n we het anders doen: we verbinden de basisweerstand met de loper van een potmeter (1 kQ lineair), waarvan de andere twee aansluitingen verbonden zijn met massa en met plus. We hebben d a n een spanningsdeler, waarmee we iedere willekeurige spanning tussen O en 15 volt a a n de basis kunnen doorgeven. Bij het draaien van de potmeter in de richting massa zal de lichtsterkte langzaam afnemen. De spanning over het lampje is gelijk a a n de basisspanning min 0,6 volt; dat komt door de spanningsvol over de basis-emitter-diode. Hier vindt dus geen spanningsversterking plaats, maar alleen een stroomversterking. De lichtsterkte wordt geregeld met een veel zwakkere stroom d a n er door het lampje zelf loopt. Deze schakeling, een emittervolger, wordt veel gebruikt voor de versterking van analoge signalen, waarvan de spanning

voldoende hoog is, maar de stroomsterkte te klein; bijvoorbeeld in versterkertrappen, die een luidspreker aan het werk moeten zetten. Maar zoals we al zeiden — daarover later meer.

Relais Het schakelen Man sterkere stromen door middel van zwakstroom kan ook gebeuren met een elektromechanische komponent: het relais. Vroeger was dat zelfs de enig mogelijke manier. Flipperkasten, automaten, en telefooncentrales werden met behulp van grote hoeveelheden relais a a n de praat gehouden. In het begin van de computertechniek werden zelfs logische schakelingen met behulp van relais opgebouwd. De halfgeleidertechniek heeft hier gezorgd voor een enorme sprong voorwaarts: zelfs de meest simpele homecomputer van nu presteert aanmerkelijk meer d a n de reusachtige, miljoenen kostende rekentuigen uit die tijd. Waarom verdoen we d a n onze tijd met zo'n schijnbaar "fossiele" komponent? Heel eenvoudig: omdat er b e p a a l d e toepassingen zijn, waarin we het relais toch niet helemaal kunnen missen. At-

gezien van de traagheid (maximale schakelfrekwentie: enkele tientallen Hz!) is er toch één punt, waarop het relais superieur is a a n d e schakeltransistor (of d e thyristor of de triac): de galvanische scheiding. Wat is dat? Een relais bestaat uit een magneetspoel die, zodra er een voldoende hoge stroom door loopt, een kontakt sluit (of opent); d e stroom door de spoel heeft geen enkele verbind i n g met de stroom door de kontakten. Als we in een elektronisch alarm een gloeilamp van 220 volt willen laten branden, en we zouden dat via een transistor of een triac doen, d a n zou ook de hele elektronische schakeling rechtstreeks met het lichtnet zijn verbonden. Een van d e a a n sluitingen van de transistor of de triac maakt namelijk deel uit van de stuurschakeling én van de lampschakeling. Vooral voor hobbyisten die met zo'n schakeling willen experimenteren, levert dat natuurlijk een levensgevaarlijke situatie op. Als we van een relais gebruik maken, is er geen probleem. Bij de betere modellen zijn de schakelkontakten ingekapseld in een plastic behuizing. Als de aansluitingen dan ook nog g o e d worden geïsoleerd, is de elex — 10-45

Figuur 3. De relaisprint en de lampjesprint kunnen achter elkaar geschakeld worden, om te kontroleren of het relais werkt. Natuurlijk kan er ook een lampje direkt tussen het relaiskontakt M en massa geschakeld worden.

Onderdelenlijst R1 = 100 Q R2 = 1 kQ T l = BC550B of BC546B of BC547B D l = 1N4148 Rel = relais Siemens V 23027-A0002-A101 1 printplaat 86687 (kan ook zelf worden geëtst; zie figuur 4) Geschatte bouwkosten zonder print: ca. f 7,50

10-46

elex

zaak volkomen veilig. Maar het relais heeft ook nog andere voordelen: het laat de kontakten volkomen onverschillig of er een wisselstroom of een gelijkstroom doorheen loopt. Bovendien kunnen g o e d e kontakten veel hogere stromen verwerken d a n onze experimenteertransistors. Het nadeel van de traagheid speelt geen enkele rol, als er in afstanden van een paar sekonden moet worden geschakeld, wat bij onze volgende experimenten het geval zal zijn. Mechanische systemen zijn nu eenmaal traag. Als men een relais dwingt, de kontakten zeer snel achter elkaar te openen en te sluiten, d a n kunnen door de massatraagheid de plaatjes het tempo niet meer bijhouden: ze beginnen te "fladderen" en te vibreren. Als het tempo dan nog verder wordt opgevoerd, laten ze het helemaal afweten: ze doen niets meer. En dat maakt ze uiteindelijk toch een stuk menselijker d a n d e supersnelle halfgeleiders. Figuur 1 laat d e o p b o u w en de schakeling zien van een relais. In figuur 2 zien de schakeling van onze relaisprint. Ook hier ligt d e last (het relais) in d e kollektorkring (emitterschake-

ling). Met het relais kunnen dezelfde experimenten worden uitgevoerd als met het lampje in d e vorige aflevering. In plaats van een lampje dat aan- en uitgaat, zien we dat de kontakten van het relais zich openen en sluiten. Als de kontakten onzichtbaar zijn, omdat ze zijn Ingegoten, kan het relais worden gebruikt als schakelaar voor een lampje op de lampjesprint. Misschien hebt u zich afgevraagd, waar de diode voor dient, die over d e spoel van het relais is geschakeld. Die zit er als beveiliging voor de transistor. Als de stroom door een spoel plotseling wordt uitgeschakeld, ontstaat er door zelfinduktie een kortdurende spanningspiek, die flink wat hoger is d a n d e spanning die over de spoel stond en die bovendien d e omgekeerde polariteit heeft. Het ge^iaax is d a n niet denkbeeldig, dat d e transistor kapotgaat. Door de diode wordt deze spanning kortgesloten en dus onschadelijk gemaakt. Omdat d e d i o d e tegengesteld aan de "normale" stroomrichting is geschakeld, wordt de funktie van de schakeling er verder niet door beïnvloed. We hebben nu dus twee

manieren geleerd, om met behulp yov\ een kleine stroom een veel grotere stroom in- en uit te schakelen. Waarom gebruiken we d a n op onze nieuwe print behalve een relais toch ook nog een transistor? Dat is g e d a a n om de ingang van de schakeling zo gevoelig mogelijk te maken. De spoel van een relais heeft een b e p a a l d e minimale stroom nodig om de kontakten te kunnen aantrekken. Die s\room is QxoXer dan de meeste stuurschakelingen a a n hun uitgang beschikbaar hebben. We passen hier dus het principe van een meertrapsversterker toe: een zeer kleine stroom stuurt d e transistor open, en die levert o p zijn beurt meer d a n voldoende stroom om het relais in werking te stellen. De "versterkingsfaktor" van zo'n kombinatie is zeer veel hoger d a n die van een transistor of van een relais alleen. De volgende keer g a a n we verder met het onderwerp: d e transistor als schakelaar. We bouwen d a n een multivibrator, waarmee we in kombinatie met de reeds besproken transistorprints al vrij uitgebreide schakelingen kunnen maken.

iféMBmsm^m Statische lading en uw liomponenten

Statische elektriciteit is een al eeuwenoud verschijnsel dat pas in d e laatste decennia in snel toenemende mate ernstige problemen veroorzaaktin de elektronische industrie. Grote financiële en ekonomische verliezen zijn met zekerheid terug te voeren o p de vernietigende of degenererende gevolgen van ESD (ElectroStatic Discharge = ontlading van statische elektriciteit) op gevoelige halfgeleiders, printplaten of apparatuur waarin deze verwerkt zijn. Dit soort schades beloopt jaarlijks vele miljoenen guldens. Wat is ESD? Statische ontlading is het verschijnsel dat u kent als de schok die u voelt wanneer u na het lopen over een nylon tapijt een metalen deurknop aanraakt. Telkens wanneer we elkaar een hand geven, of wanneer een komponent wordt aangeraakt, vindt zo'n ontlading plaats. Dat wordt echter niet opgemerkt, aangezien ESD pas voelbaar wordt bij een spanning van 3.500 volt. In een gewone werkomgeving zijn spanningen van 15.000 volt een g a n g b a r e waarde. Veel tegenwoordige halfgeleiders kunnen echter al beschadigd worden door een ontlading van 60 volt en minder. Waardoor wordt ESD veroorzaakt? Om tot een statische ontlading te komen moet eerst een statische lading gevormd worden. Telkens wanneer twee niet geleidende oppervlakken met elkaar in kontakt komen en weer worden gescheiden, wordt een statische lading gevormd. Bijvoorbeeld als een schoen wordt opgetild van het tapijt, een plastic zak wordt g e o p e n d enz. Het ene oppervlak plukt elektronen

van het andere oppervlak en wordt daardoor negatief geladen, terwijl het andere oppervlak positief geladen achterblijft. Op niet geleidende materialen zoals bijna alle plastics en textiel blijven de ladingen zitten, ze kunnen niet afvloeien, en worden daarom STATISCHE ladingen genoemd.

wordt het als een onderdeel door ESD zodanig gedegenereerd is dat het blijft funktioneren, de eindkontrole passeert maar in gebruik vroeg of laat tot storingen voert. Naarmate deze storing verder in het systeem ontdekt wordt, stijgen <^e kosten voor reparatie aanzienlijk. De plotselinge ontlading van statische elektriciteit, d e vonk die in minder d a n een miljoenste sekon-

polsband (op de huid) dissipatief tafelblad weerstand 1 M-ohm geleidende vloermat; (indien gebruikt) aarde bestaande vloer

Wanneer nu zo'n lading geïnduceerd wordt o p een nabije geleider zoals bijv. de huid, kan zij snel ontladen o p een andere geleider Slechts drie geleiders zijn hier van belang: metaal, koolstof en de huid. Alle drie kunnen zij statische lading snel opnemen, opslaan en afgeven als een beschadigende vonk-ontlading. Veelal wordt over het hoofd gezien dat er een niet-geleider voor nodig is om de statische lading o p te wekken en twee geleiders om de rampzalige ESD te doen plaatsvinden. De invloed van ESD op tialfgeleiders De ontlading van statische elektriciteit kan de huidige zeer gevoelige halfgeleiders volledig beschadigen. In een relatief gering aantal gevallen kan dit worden vastgesteld bij de eindkontrole. Erger

1 M-ohnn

d e plaatsvindt tussen twee geleiders, is als een miniatuur blikseminslag die d e halfgeleider inwendig beschadigt. De printplaat waarop die halfgeleider is gemonteerd, is net zo gevoelig als de halfgeleider zelf. De regel van het spel is: GEEN VONK, GEEN BESCHADIGING. De tabel geeft een overzicht van de elektrostatische gevoeligheid van een aantal halfgeleiders.

type halfgeleider MOSFET EPROM JFET OP-AMP CMOS schottky diode film weerstand bipolare transistor schottky T I L

Voorkomen van ESD Omdat ESD beschadigingen slechts waarneembaar zijn door een elektronenmikroskoop en het een ondoenlijke zaak is alle halfgeleiders o p deze wijze te kontroleren, is het noodzakelijk een aantal eenvoudige maatregelen altijd en van A tot Z door te voeren. Op deze wijze wordt een doeltreffende beveiliging geboden en ESD-beschadiging voorkomen. Alle halfgeleiders dienen, zolang er niet mee gewerkt wordt, steeds in de ESD-beschermende verpakking te worden gehouden. ESD-gevoelige komponenten moeten steeds in een statisch veilige werkruimte worden verwerkt. Dit houdt onder meer in: — een dissipatief tafelblad dat ervoor zorgt dat d e eventuele statische lading veilig afvloeit naar aarde, en dat zelf geen statische lading opwekt; — medewerkers voorzien van een polsband voor veilige aarding. Voor de hobbyist zijn geleidende werkbladen en polsbandjes vaak niet mogelijk. Voor hen geldt: Soldeer zo min mogelijk a a n ESD-gevoelige komponenten. Gebruik IC-voeten. Wees voorzichtig bij het plaatsen van de komponenten. Voorkom aanraking van de aansluitpootjes. Uit de brochure "Bijl/Barneveld beschermt tegen statische eiei
elektrostatische gevoeligheid 100- 200 volt 100 volt 140-7000 volt 190-2500 volt 250-3000 volt 300-2500 volt 300-3000 volt 300-7000 volt 1.000-2500 volt

elex - 10-47

kursus wisselstroom Een zuivere wisselspanning wordt gekenmerkt door het feit, dat in het spanningsdiagram (figuur 2-13) de oppervlakken onder en boven d e tijd-as even groot zijn. In de

2-13 Ui , li+pï

Slii

t

elektrotechniek onderscheiden we twee soorten spanningen: gelijkspanningen en wisselspanningen. De astabiele multivibrator uit de vorige aflevering leverde een rechthoekspanning Is dat nu een gelijkspanning of een wissel-

2-15

+ 4,5 V

.—ir o-

2-9 '"'* ^^^' ^1

T °ïï

+4,5 V

Ub = 4,5 V T

fi ^ ^ J

^Mlh .OOU

spanning? In feite is deze spanning, die ook wel een "pulserende gelijkspanning" (of intermitterende gelijkspanning) wordt genoemd, een kombinatie van de twee. Het gelijkspanningsaandeel is de helft van de wisselspanning (deze laatste gemeten van de laagste tot de hoogste waarde). Door de gelijkspanning wórdt de wisselspanning zover "opgetild" in het positieve bereik, dat er geen negatieve spanningen meer kunnen voorkomen (figuur 2-14). De kondensator C3 (figuur 2-9 uit deel 3) filtert de wisselspanningskomponent uit die "mengsel". Het gelijkspanningsaandeel blijft achter; het kan worden gemeten met een

2-14

selspanningen: in een zuivere wisselstroom is het positieve en het negatieve aandeel even grool In het tijddiagram hebben de vlakken onder en boven de nullijn dus ook dezelfde oppervlakte. Wisselstromen waarbij dat niet het geval is, kunnen worden opgevat als een kombinatie van een zuivere wisselstroom en een gelijkstroom. In figuur 2-16 is de uitgang van de AMV aangesloten op een weerstand in plaats van op de LED's. Volgens de wet van Ohm is de stroom door een weerstand altijd evenredig met de spanning erover Daarom moet door de weerstand ook een 'stroom lopen, die dezelfde vorm (dezelfde tijdfunktie) heeft als de

2-16

nL

-\gelijkspanning

—fi +4,5 V

©

•

ïi

ïï

w ssetsp anning

pulserende gelijkspanning

universeelmeter over C3 (figuur 2-15). De gemeten spanning is niet helemaal konstant, maar met enige goede wil kan toch worden vastgesteld dat die de helft bedraagt van de wisselspanning over de uitgang (ca. 0,8 V).

Wisselstroom De stroom door de kondensator in figuur 2-9 is een wisselstroom, omdat de richting voortdurend verandert (figuur 2-10 en 2-11 uit deel 3). Het zal wel duidelijk zijn, dat voor wisselstromen, dezelfde regels gelden als voor wis10-48 — elex

LED2

t

^*^

t

spanning, dus een pulserende gelijkstroom. Met een universeelmeter kan die gelijkstroom worden gemeten. Alleen bij een weerstand hebben wisselspanning en wisselstroom dezelfde tijdfunktie. Andere komponenten, vooral halfgeleiders, veranderen de vorm van de stroom; daarover later meer.

Samenvatting * De uitgangsspanning van een AMV wisselt tussen ongeveer O volt en de voedingsspanning. Het is een pulserende gelijkspanning.

* Een pulserende gelijkspanning is samengesteld uit een wisselspanning (met wisselende polariteit) en een gelijkspanning. * Met een kondensator kan de wisselstroomkomponent van een pulserende gelijkspanning worden uitgefilterd. * Een wisselspanning over een weerstand veroorzaakt in die weerstand een wisselstroom.

Hoofdstuk 3 Wisselstroom in getallen Om een gelijkspanning te beschrijven, hoeft alleen de spanningsvraarde (in volts) te worden aangegeven. Bij wisselspanningen ligt de zaak wat moeilijker. Een wisselspanning heeft namelijk drie wezenlijke eigenschappen: 1. de golfvorm 2. de spanningswaarden 3. de tijd van een periode.

De golfvorm

3-1

UI u, —.^ blokgolf t

ut

dfiehoek

Ui Ut

Spanningswaarden Voor wisselspanningen met een eenvoudige golfvorm is hef niet moeilijk een kenmerkende spanning aan te geven: Ut is topwaarde of amplitude genoemd. Een wisselspanning, waarvan de positieve en de negatieve helft verschillend van vorm zijn, kan worden gedefinieerd door het verschil aan te geven tussen de hoogste positieve en de laagste negatieve waarde, de top-top-waarde Un. Bij de asymmetrische blokgolf van figuur 3-1 bedraagt die waarde 4 volt. De spanningswabrde kan nog op veel meer manieren worden gedefinieerd. Aan één erval zullen we hier wat meer aandacht besteden, omdat op die manier bijvoorbeeld de netspanning wordt gemeten: de effektieve waarde (Uett). Deze waarde wordt afgeleid uit een vermogensvergelijking. Dat stroom vermogen kan leveren, maken we iedere d a g mee als we hef licht, een verwarmingselement of een boormachine aanzetten. Het door het lichtnet geleverde vermogen neemt bij iedere halve golf van een sinus eerst toe en dan weer af. Deze schommelingen in het vermogen volgen elkaar zo snel op, dat ze niet merkbaar zijn. Het effekt van een wisselspanning is daardoor niet te onderscheiden van dat van een gelijkspanning. Voor de meting van het effektieve vermogen kunnen we bijvoorbeeld een gloeilamp nemen en die aansluiten op een gelijkspanning van 220 volt.

^ —-a.iiand

3-2

ut

r"4 \ It

Ui Ut

.

•

afi674X-1

Een wiskundig exakte beschrijving van de golfvorm, ook wel funktie genoemd, is vaak moeilijk (hoewel niet onmogelijk). De in de elektronica meest gangbare golfvormen vinden we terug in figuur 3-1. De twee delen van zo'n golfvorm noemen we de positieve en de negatieve helft. De sinus neemt een bijzondere positie in. De wisselspanningsgeneraforen in elektrische centrales wekken door hun draaiende beweging een sinusvormige spanning op, die eenvoudig omhoog en omlaag kan worden getransformeerd. Daardoor heeft de netspanning altijd een sinusvorm. Vooral de digitale elektronica maakt een gretig gebruik van blokvormige spanningen. Veel bijzondere golfvormen, zoals bijvoorbeeld die van een videosignaal in een tv-ontvanger, onttrekken zich aan iedere beschrijving; een foto kan dan veel duidelijk maken.

Vervolgens meten we de lichtsterkte. Dan sluiten we de lamp aan op een regelbare wisselspanning en we regelen die bij totdat weer dezelfde lichtsterkte wordt gemeten. Op dat moment bedraagt de effektieve waarde van de wisselspanning 220 volt. De topspanning is dan echter

3-3

Ut Ut = 310 V

t

"en-

220 V

+ -"11 = 120 « I t

•

\J

7 \

een stuk hoger: ca. 310 volt {^j2 x Uett. De netspanning levert dus gemiddeld hetzelfde vermogen als een gelijkspanning van 220 volt. elex

10-49

Komponenten

koptelefoon

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

zenerdiode

aarde

De schema's in Elex b e v a t t e n o.a. de volgende s y m b o l e n :

thyristor

gloeilampje

31

luidspreker

draad (geleider)

spoel

-©-

neonlampje

diac verbindingen

weerstand

spoel met kern

potentiometer (po t m eter)

transformator

kruising zonder v e r b i n d i n g

LED

(lichtgevende diode)

C^--?

afgeschermde kabel

2

instelpotmeter

relais ( k o n t a k t in ruststand) fotodkide (lichtgevoelige diode)

schakelaar (open)

-J.

ISIPN-transistor

d r u k k n o p (open)

operationele versterker (opamp) stereo potmeter V ^

aansluiting (vast)

PNP-transistor

AND-poort (EN-poort)

aansluiting (losneembaar)

LOR ^v^

0-^^

(lichtgevoelige weerstand)

^ NAND-poort (NEN-poort)

meetpunt \

(i>-HH)

batterij-cel

kondensator

4

variabele kondensator

f o t o t r a n s i s t o r (NPIM) m e t en zonder basisaansluiting

N-kanaal J - F E T

e-^'i-^hJHE) -

HE)

b a t t e r i j (meer d a n 3 cellen) 10-50 — e l e x

NOR-poort (NOF-poort)

elektrolytische kondensator

batterij (3 cellen)

(ÏKh

OR-poort (OF-poort)

+

^

P-kanaal J - F E T

^

zekering

EXOR-poort (EX-OF-poort)

diode

-

^

draaispoelinstrument

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)