No title

nr. 42 februari 1987 f 4,75 Bfrs. 98

\

%

2 s 8 MMOUOÊ

» i • 'M.^^ ^ %«\

5 e jaargang nr. 2 februari 1987 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) Kantoo/tijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13, Beek (LI Elex/Elektuur databank: 24 uur per dag bereikbaar (behalve op maandagmiddag tussen 12.30 en 16.00 uur) voor informatie en bestellingen via computer, modem en telefoon (Viditel-systeem). Tel.: 04402-71850. Elex verschijnt rond de eerste van elke maand. Auteursrecht: Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, mikrofilm of op welke wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgeefster. De auteursrechtelijke bescherming van Elex strekt zich mede uit tot de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals tot de ontwerpen daarvoor. In verband met artikel 30 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opgenomen schakelingen slechts voor partikuliere of wetenschappelijke doeleinden vervaardigd worden en niet in of voor een bedrijf. Het toepassen van schakelingen geschiedt buiten de verantwoordelijkheid van de uitgeefster. De uitgeefster is niet verplicht ongevraagd ingezonden bijdragen, die zij niet voor publikatie aanvaardt, terug te zenden. Indien de uitgeefster een ingezonden bijdrage voor publikatie aanvaardt, is zij gerechtigd deze op haar kosten te (doen) bewerken; de uitgeefster is tevens gerechtigd een bijdrage te (doen) vertalen en voor haar andere uitgaven en aktiviteiten te gebruiken tegen de daarvoor bij de uitgeefster gebruikelijke vergoeding. Nadrukrecht: © Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1987 Printed in the Netherlands Druk: KI DB, Zoeterwoude

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven 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.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, P.I.A. Theunissen, M.J. Wijffels Redaktiesekretariaat: M. Pardo G.W.P. van Linden

lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers 2-02 — elex

Voor het opbouwen van Elex-schakelingen hebben wij speciale standaardprinten ontworpen. Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien, dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een ontwerp uit Elex gebruikt kan worden. De gaatjes zijn geboord volgens het genormaliseerde raster 2,54 mm (1/10 inch), zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen.

Elex-printen zijn verkrijgbaar in drie formaten:

Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom "

•

"

•

—

formaat 1

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

formaat 2:

(1/2 x euroformaat), '80 mm x 100 mm f 9,50/Bfrs. 187

Vormgeving/graf. prod.: G.B.S., Beek (L)

Techn. illustraties: L.M. Martin

•. • -

'. - ; •

••

Fotografie: J.M.A. Peters

(1/1 x euroformaat), formaat 4 : 160 mm x 100 mm f 18,-/BUs. 355 (zie afbeelding)

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). Elex-abonnees ontvangen automatisch 2-wekelijks het vakblad Elektronica Aktueel, dè informatiebron voor de elektronicus en een ieder die op middelbaar of hoger nivo werkzaam of studerende is in het brede vlak van de elektronica. Losse nummerprijs: Nederland f 4,75; België Bfrs. 98

Voor een aantal Elex-schakelingen zijn kant en klare printen verkrijgbaar. Hieronder volgt daarvan een overzicht:

experimenteersysteem juni 86659 - Basisprint 86660 - 5 V netvoeding juli 86661 - experimenteerprint augustus 86717 - + / - 15-volt-voeding september 86681X - sinusgenerator 86688X - transistor als schakelaar oktober 86723X - complementaire eindtrap 86687X - transistor en relais november 86725 - astabiele multivibrator 86756 - mini-fm-ontvanger december 86724 - bistabiele multivibrator januari '87 86795 - f m eindversterker

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 f 10,90/Bfrs. 218 f 11,70/Bfrs. 234 f 10,60/Bfrs. 212 f 1 0 , - / B f r s . 200

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 Advertentie-verkoop: F. Kovacs

•IKXU/K vak

% ** '-j

Advertentie-orderbehandeling: W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

kursus d i g i t a a l : 83601 - digitrainer (experimenteerprint)

f 32,50/Bfrs. 644

algemeen: november '86 86756 - mini-FM-ontvanger december '86 86765 - universele LCD-displayprint

f 11,70/Bfrs. 234 f 14,35/Bfrs. 287

Verzend- en administratiekosten f 3,50/Bfrs. 69 per bestelling. Elexprinten zijn in de meeste elektronica-zaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit blad, of tegen vooruitbetaling op giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V., Beek (L) (België: PCR 000-017-70.26.01) o.v.v. de desbetreffende print. Ook via de "databank" (zie kolofon) kan besteld worden.

' ^W

W H ^ W

februari 1987

L'Z-U/t

inhoud binnenkort Hoewel we er in Elex een goede gewoonte van maken om onze lezers een behoorlijk gevarieerde inhoud te bieden, hebben we in elk nummer meestal toch wel één ontwerp dat er echt uitspringt — een "hot item" heet zoiets in modern Nederlands. De uitspringer van volgende maand is iets voor de hifi-minnaars, namelijk een prima nabouwbare kwaliteits-eindversterker van 2 x 40 watt. En, voor u 't vraagt: inderdaad, een bijpassende voorversterker is reeds in voorbereiding!

zelfbouwprojekten 11 vorstmelder — registreert feilloos het kleinste nachtvorstje 14 stemvork — voor musicerende elektronici 16 stereo-basisbreedteregeling — van mono tot superstereo 21 lampenverklikker — geheugensteuntje voor automobilisten 24 elektronische kloek — thermostatische temperatuurregeling Hoewel er geen mensenlevens mee gemoeid zijn, komen ook in 27 belbeantwoorder — mini-interkom voor flatde modelspoorwereld ontsporinbewoners gen en botsingen vaak hard aan. 31 kontinue fietsverlichting Met een simpele wisselstand— simpel, maar doelindikator kan veel ellende worden treffend voorkomen. . _ 33 kakelgenerator — voor een landelijk geluidsdecor 36 mini-synthesizer — elektronische muziek in vestzakformaat 40 staan de wissels goed? — simpele LEDindikator 42 sirene — een levensgrote herrieschopper met slechts één IC'tje

staan de wissels goed?

bij het omslag Dit mooie nostalgische plaatje vonden wij prima passen bij het "sloop-artikel" (zie pag. 28). De foto is gemaakt door J.A. van Houten uit Meppel, die daarmee in de prijzen viel bij onze fotowedstrijd van vorig jaar.

40

informatieve artikelen slopen, de moeite waard? Om het antwoord op deze vraag te vinden, hebben we de redaktionele sleur eens doorbroken met het slopen van een oude TV. —-, Konklusie: het is nog 7 altijd de moeite ' waard! O ft

4 elextra 10 hoe zit dat? — de telefoon 20 zonnecel uit de rommeldoos 28 slopen, de moeite Deze schakeling waarschuwt niet waard? — stoeien-met alleen dat het vriest, maar ook dat oude TV's het gevroren hééft — zelfs als de 35 'n tip — LED-houders temperatuur inmiddels weer tot 45 displays — een beknopt ver boven nul is gestegen. overzicht 46 kursus wisselstroom (8) 48 komponenten

vorstmelder

11

kakelgenerator Als extraatje deze maand een aardigheidje: een schakeling die een geluid produceert dat vrijwel niet te onderscheiden is van het gekakel van een echte scharrelkip.

C« *

33 elex - 2-03

'ELEX1BA Databank Voor informatie en bestellingen is Elex 24 uur per dag bereikbaar via de Elex/Elektuurdatabank, op telefoonnummer 04402-71850 (behalve op maandag van 12.30 tot 16.00 uur). Voor een verbinding met onze databank hebt u drie dingen nodig, namelijk een computer, een viditel-ontvangprogramma en een telefoonmodem. De procedure is uitermate simpel: — Het databank-systeem is viditel-kompatibel (dus ook dezelfde kodes, adressen en opdrachten). — Sluit de computer aan op de modem en de modem op de telefoonlijn. — Start het viditel-ontvangprogramma. — Draai het bovengenoemde telefoonnummer. — Druk, zodra u een fluittoon hoort, het knopje 'data' in op de modem. Klaar!

Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6800000 S 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4,J7 = 4,7 /JF = 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 "Er", ">A", " 1 " of " = 1" genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer. Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p = (pico ) = 10~12 = een miljoenste van een miljoenste 10" n = (nano) een miljardste \j. = (micro) = 10" een miljoenste m = (milli) = 10~3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) =. 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard Het voorvoegsel vervangt in 2-04 — elex

Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen. Er zijn speciale Elex-printen voor ontwikkeld, in drie formaten: Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4: 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de onderdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. De zich op de onderkant (soldeerzijde) van de print bevindende koperbanen zijn in de plattegrond dun gedrukt. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen. Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaard-onderdelen, die goed verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden 14 -watt-weerstanden gebruikt.

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

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

Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling:

—' Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Zijn de voedingsspanningsaansluitingen niet verwisseld? — Zijn de aansluitingen van halfgeleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien opgevat als het onderaanzicht van de schakeling, in plaats van het boven-aanzicht? — Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig.

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

de telefoon Waarom zit er aan het PTT-toestel een stekker met vier aansluitingen en aan de telefoon die te koop is bij hobbyzaken en aanverwante grootwinkelbedrijven slechts twee aansluitingen? Om deze vraag te kunnen beantwoorden, zullen we ons eerst verdiepen in de werking van de telefoon. Elke normale telefoon heeft vijf funkties; je moet er namelijk een nummer mee kunnen kiezen, je moet kunnen spreken, je moet kunnen luisteren, de telefoon moet kunnen rinkelen ten teken dat er opgebeld wordt en je moet de centrale laten weten dat de hoorn van de haak genomen is. Al deze funkties kunnen via twee draden lopen, want het toestel uit de winkel kan wat dat betreft het zelfde als het PTT-toestel. In de figuur is het belangrijkste deel van het inwendige van een normale telefoon getekend. Voor de elektronische telefoons uit de winkel is het basisschema gelijk, alleen zijn nagenoeg alle mechanische delen vervangen door elektronica. Links zijn de vier aansluitingen a, b, EB en aarde te vinden. De a- en de b-lijn zijn de belangrijkste twee. Via deze twee draden worden de vijf genoemde funkties verzorgd. Hiervoor worden 3 verschillende spanningen gebruikt, te weten een gelijkspanning die altijd tussen a en b staat, de belspanning en natuurlijk het audio-signaal.

ff

»—«ffo

^"0

•

..

'VJ £

De in de figuur getekende schakelaars staan allemaal in de rusttoestand. Dat wil zeggen de toestand met de hoorn op de haak. Doordat S2 geopend is en SI gesloten, kan alleen de bel rinkelen wanneer er op de a- en b-lijn een wisselspannmg gezet wordt (de kondensator laat alleen wisselstroom door). Hierbij gaan we er van uit dat b en EB doorverbonden zijn. De belspanning ligt rond de 60 V en wordt door de centrale op de lijn gezet wanneer iemand naar ons opbelt. Wanneer we nu de hoorn opnemen wordt SI verbroken en S2 gesloten. Zoals we al gezegd hebben, staat er over a en b altijd een gelijkspanning. Als S2 sluit, gaat er een gelijkstroom door de trafo, de mikrofoon en de weerstand van 560 Q lopen. Deze stroom is voor de centrale het teken dat de telefoon opgenomen is, wat dus inhoudt dat de belspanning niet meer nodig is en de beide toestellen doorverbonden kunnen worden. Het gesprek kan beginnen. 2-10 -

elex

Wanneer we praten, wordt in de mikrofoon het stemgeluid omgezet in een wisselspannmg. In elke telefoon wordt een zogenaamde koolmikrofoon gebruikt. Dat is een bakje met twee elektroden, gevuld met koolstofpoeder. De voorkant is als trilplaat uitgevoerd, die het koolstofpoeder in het ritme van het geluid in elkaar drukt. Dit heeft tot gevolg dat de weerstand van het poeder overeenkomstig het geluid verandert. Wanneer er over de mikrofoon een spanning aangesloten wordt, gaat er een stroom lopen, die onder invloed van het geluid verandert. Er wordt dus een wisselstroompje opgewekt dat op de gelijkstroom zit. De gelijkstroom met daarop het wisselstroompje loopt ook door het toestel aan de andere kant van de lijn. In de trafo wordt de wisselspanningskomponent overgedragen op de sekundaire kant en komt zo terecht in het telefoonkapsel. Tot nu toe hebben we het gehad over opgebeld worden, maar we kunnen zelf ook opbellen. We beginnen dan met het opnemen van de hoorn. S2 sluit en er gaat weer een gelijkstroom door de schakeling lopen. De centrale weet dat we de hoorn met opnemen omdat er gebeld wordt, maar dat we zelf willen bellen. We worden m de centrale doorverbonden met het gedeelte dat ons in staat stelt een nummer te kiezen. Dit gedeelte begint met een toon op de lijn te zetten ten teken dat we kunnen beginnen met het draaien van een nummer. We gaan er even van uit dat we dat op de ouderwetse manier doen en dus met met een toetsenbord. De schakelaars S3 en S4 zijn verbonden met de kiesschijf. Wanneer de schijf uit de ruststand gedraaid wordt, sluit S4. Er gaat nu een stroom lopen die voldoende groot is om een speciaal telrelais aan te trekken. Bij het terugdraaien van de kiesschijf gaat S3 een aantal malen open en dicht, afhankelijk van het gewenste getal. Er worden dus pulsen gemaakt die door het telrelais in de centrale geregistreerd worden. Dit wordt verwerkt en resulteert uiteindelijk in het tot stand komen van de verbinding. Rest ons nog de werking van de twee overgebleven lijnen te verklaren. Deze twee lijnen (EB en aarde) worden gebruikt voor een tweetal opties, namelijk voor het aansluiten van een extra bel en voor doorverbinden naar een ander toestel (kan alleen bij huistelefooncentrales). De EB-lijn wordt gebruikt voor een extra bel. In de figuur zien we dat EB en b doorverbonden zijn. Wordt deze verbinding vervangen door een tweede bel, dan komt deze m serie met de interne bel en zal dus mee gaan rinkelen. Bij het doorverbinden naar een ander toestel wordt gebruik gemaak van de "witte knop" (S5). Wordt deze knop ingedrukt, dan wordt de a-lijn met aarde verbonden, wat tot gevolg heeft dat het "doorverbmd-gedeelte" van de huistelefooncentrale in werking komt. Hebben we geen extra bel en geen huistelefooncentrale, dan zijn de aard- en EB-lijn niet noodzakelijk en kunnen dus komen te vervallen. Met andere woorden, de telefoon kan dus werken met twee draden.

vorstmelder Tegen de tijd dat dit artikel verschijnt, is het grootste deel van de winter al weer voorbij; tenminste, dat hopen we. Toch kan het ook in februari en maart nog flink koud zijn, zoals de laatste Elfstedentochten hebben bewezen. Juist als je er het minste op verdacht bent, kan een stevige nachtvorst nog heel wat narigheid veroorzaken: bevroren radiatoren op de zolderverdieping zijn daarvan het meest beruchte voorbeeld. De vorstmelder die we hier beschrijven (een beetje a a n de late kant, maar t o c h . . .) kan veel ellende voorkomen. Wanneer de temperatuur van de sensor beneden de nul graden komt, g a a t er een LED branden. Als daarna de temperatuur weer stijgt, gaat die echter niet meer uit. Dus ook een nachtvorstje van maar een paar uur wordt feilloos vastgelegd. Met een paar kleine wijzigingen kan de schakeling ook dienen als alarm voor te hoge temperaturen (dat is dus een soort toegift). De vorstmelder (in figuur 1 een foto van een fraai ingekast exemplaar) wordt met slechts twee schakelaars bediend: eentje om het a p p a r a a t a a n en uit te zetten en een druktoets om de batterij te testen — die laatste is bovendien niet beslist nodig.

De schakeling Of u het gelooft of niet: voor onze vorstmelder zijn echt niet méér onderdelen nodig dan we in het schema van figuur 2 hebben getekend. De sensor

wordt gevormd door de temperatuursafhankelijke weerstand R1. NTC staat voor Ategatieve Temperatuur Coëfficiënt, wat in gewoon nederlands betekent: de weerstandswaarde ervan neemt toe als de temperatuur daalt. Omgekeerd neemt natuurlijk de weerstand af als de temperatuur stijgt. Van-

Figuur 1. In de maanden februari en maart kan de winter nog wel eens een stevig staartje hebben; dit wordt feilloos gesignaleerd door het oplichten van een rode LED.

wege deze eigenschap wordt een NTC-weerstand ook wel thermistor genoemd. De NTC vormt samen met weerstand R2 een spanningsdeler. Op het knooppunt van d e twee weerstanden staat een spanning die op elk moment onder andere afhangt van de weerstandswaarde van de NTC. Als R1 bij een omgevingstemperatuur van bijvoorbeeld 20 °C zijn nominale waarde van 25 kQ heeft, staat o p het knooppunt R1/R2, bij een voedingsspanning van 9V, een spanning van ongeveer 4,6 V. Indien de omgevingstemperatuur tot het vriespunt daalt, zal de weerstand van R1 toenemen; hoeveel precies hangt sterk af van het type NTC dat gebruikt wordt. Als de weerstand ervan bijvoorbeeld verdubbelt (tot 50 kQ) daalt de spanning op het knooppunt met ongeveer 1,5 V tot 3,1 V. De spanning op het verbindingspunt van beid e weerstanden is zodoende een maat voor de temperatuur van de sensor, en elke temperatuursverandering wordt omgezet in een overeenkomstige spanelex -

2-11

ningsverandering. Deze spanningsverschillen worden verder verwerkt door de op R1 en R2 volgende o p a m p (= regelversterker) IC1, die hier als komparator is geschakeld. Een komparator vergelijkt de spanning op de inverterende ingang (dat is pen 2) met die op de niet-inverterende ingang (pen 3). Als de spanning op de inverterende ing a n g hoger is dan die o p de niet-inverterende, staat er op de uitgang (pen 6) slechts een lage spanning van ongeveer 1,5 V. LED D2 die met de uitgang is verbonden zal d a n geen licht geven. Wanneer nu de temperatuur daalt, en de spanning op pen 2 onder de met P1 ingestelde spanning op pen 3 komt, schakelt de o p a m p om. Op de uitgang daarvan staat d a n bijna de volledige voedingsspanning. De LED zal dus oplichten en zo aangeven dat de temperatuur tot het vriespunt is g e d a a l d . Tegelijk gaat diode D1 geleiden, en geeft de uitgangsspanning van pen 6 door a a n ingang pen 3. Op die manier zorgen we ervoor dat de LED blijft branden, ook als d e spanning op pen 2 weer is gestegen boven die op pen 3. De schakeling is daarom ook geschikt om kortstondige temperatuurdalingen te registreren. Als de LED eenmaal brandt, zal die dus nooit meer do-

ven — dat wil zeggen: vanzelf. Om de LED gedoofd te krijgen, moet het a p p a r a a t met S2 simpelweg even worden uit- en weer ingeschakeld. Voordat we ons met de bouw g a a n bezighouden, nog even het een en ander over de opamp. In deze schakeling levert de o p a m p zijn maximale versterking, dat is een faktor (schrik niet) 100.000. Het spar\n\ngsverschil tussen de twee ingangen wordt dus met deze faktor versterkt. Op pen 3 staat in deze schakeling een vaste spanning: deze wordt (éénmaal) met P1 ingesteld op, bijvoorbeeld, 4,5 V, dus de halve voedingsspanning. Als op de inverterende ingang precies dezelfde spanning staat, zullen we op de uitg a n g ook een spanning van 4,5 V meten. Indien we nu de spanning o p d e inverterende ingang verlagen met 0,00001 V (dat is 10 ^V), zal de uitgangsspanning met het 100.000-voudige daarvan, dat is dus 1 V, toenemen tot 5,5 V. Bij een spanningsdaling van 45 fA/ (of meer) o p pen 2 zal de uitgangsspanning in theorie gelijk worden a a n de voedingsspanning. Als omgekeerd de spanning op pen 2 met 45 ^V of meer stijgt, wordt de uitgang 0 V, ook nu weer in het theoretische geval. In d e praktijk komt bij dit type o p a m p de uitgangsspan-

ning slechts tot 1. . .1,5 V van deze waarden (dat is een gevolg van d e interne opbouw van het IC). In deze schakeling is dat in elk geval van minder belang, het gaat erom, dat zeer geringe verschillen tussen de spanningen op de twee ingangen, de o p a m p al doen omschakelen tussen minimale en maximale uitgangsspanning.

De bouw De bouw van de vorstmelder is aan de hand van de plattegrond van figuur 3 en de foto van de kant-en-klare print (figuur 4) een fluitje van een cent, zodat we daar niet te veel woorden aan hoeven te besteden. Als het IC in het voetje wordt gezet, moet alleen op de markering van pen 1 worden gelet, en bij dioden D1 en D2 op de juiste polariteit ("stand"). In het schema en op de plattegrond is schakelaar S1 gestippeld getekend. Deze druktoets is niet beslist nodig en kan eventueel vervallen. Toch is het verstandig om hem maar wél toe te passen: je kunt er namelijk de batterij mee testen en dat kan best handig zijn. Als de batterij nog voldoende "power" heeft, brandt d e LED met normale helderheid als er op S1 wordt gedrukt.

-J^o~© 9V

-ki

—ff-

2-12 -

I

|4 1N4148

- - ^

elex

R1 = NTC 25 kQ (bijv. Siemens type K154) R2 = 27 kQ R3,R4 = 10 kQ R5 = 560 Q P1 = 100 kQ instelpotmeter D2 = 1N4148 D2 = LED rood IC1 = 741 1 standaardprint formaat 1 1 9-V-batterij met clip 8-pens IC-voetje, eventueel LED-clip 51 = druktoets (maakkontakt) 52 = schakelaar enkelpolig aan-uit kastje, jackplug + chassisdeel 0 3,5 mm montagemateriaal

Opamp 741

^ «

Onderdelenlijst

onderdelenkosten excl. kast, batterij en print ongeveer f 10,-

ff

VLJiook

J.S1

ff

LI

-fto 83797-2

©

Figuur 2. De sensor bestaat uit een NTC-weerstand, waarvan de waarde toeneemt als de temperatuur daalt. De spanningsval over een NTC is dus afhankelijk van de temperatuur; dit wordt door de opamp "waargenomen" en verder verwerkt. In principe is de vorstmelder een eenvoudige komparatorschakeling. Figuur 3. Onderdelenplattegrond voor het schema van fii guur 2.

Figuur 4. Het aantal onderdelen is zo klein, dat ook op ons kleinste standaardprintje nog een heleboel ruimte overblijft. . .

Over batterijen nog het volgende. De vorstmelder is prima geschikt voor batterijvoeding. Een 9-Vbatterijtje of twee in serie geschakelde platte 4,5-Vbatterijen leveren gedurende lange tijd voldoende spanning en stroom. Het stroomverbruik van de schakeling is in rust (LED uit) slechts ongeveer 1 mA, terwijl het a p p a r a a t nog g o e d werkt bij een spanning van ongeveer 4,5 V. De batterijen worden dus netjes opgebruikt. Als men op S1 drukt, ot als er een periode van nachtvorst is gesignaleerd, stijgt de stroomopname als gevolg van de brandende LED tot zo'n 10 mA. Als u dus van plan bent de melder kontinu te gebruiken, is het de moeite waard om een klein netvoedinkje te bouwen of te kopen. Voor de NTC is (onder andere) het type K154 van Siemens te gebruiken. Deze is geschikt voor temperaturen van —25 °C tot +100 °C; de (nominale) weerstandswaarde van 25 kQ geldt voor een temperatuur van 20 °C. We kunnen de sensor op twee manieren met de schakeling verbinden: ofwel simpel direkt o p de print solderen, of het kastje voorzien van een chassisdeel en de NTC aansluiten door middel van een jackplug ( 0 3,5 mm).

Zodra de print klaar is, wordt d e loper van P1 in het midden gezet, en kontroleren we nog even of alles op de g o e d e plaats zit. Als d a n vervolgens de spanning wordt ingeschakeld, moet in eerste instantie de LED donker blijven. (Als de LED toch brandt, moet u de loper van P1 iets in de richting van R4 verdraaien, en het a p p a raat uit- en weer inschakelen.) Pas als er op testknop S1 wordt gedrukt m a g d e LED g a a n branden, en dat moet ook zo blijven als de schakelaar weer wordt losgelaten. Met de multimeter kunnen we nu, in vier simpele metingen, nag a a n of de schakeling g o e d werkt. In de eerste plaats doen we twee metingen a a n d e uitgang van IC1 (pen 6): in rust moet daar een spanning staan van ongeveer 1. . . .1,5 V, en als S1 is ingedrukt ongeveer 7. . .8 V. Eveneens in rust, en bij kamertemperatuur, moeten we op pen 2 van IC1 een spanning van ongeveer 4 V meten. De spanning op pen 3 moet, met de potmeter in deze stand, in ieder geval onder de halve voedingsspanning liggen, dus lager dan 4,5 V. Als deze metingen overeenkomen met de theoretische waarden, kunnen we de schakeling g a a n ijken.

IJking P1 moet zo worden ingesteld, dat de komparator bij 0 °C omschakelt. Als hulpmiddel laten we in een beker een paar ijsblokjes smelten, waarna de NTC in dit mengsel van water en ijs wordt ondergedompeld. Na enkele minuten heeft de sensor een temperatuur van precies 0 graden aangenomen; P1 moet nu zo worden ingesteld dat de LED nèt gaat branden. Voor deze instelling is wel een beetje geduld nodig. Daarna haalt u de NTC uit het smeltwater, droogt 'm af en ademt erop, zodat hij snel opwarmt. De LED moet in ieder geval blijven branden, tot met S2 de voedingsspanning even wordt uitgeschakeld. De LED is dan gedoofd en blijft dat ook tot de NTC opnieuw tot het vriespunt wordt afgekoeld. LET OP! De aansluitingen van de NTC moeten worden geïsoleerd, en mogen niet met het ijswater in kontakt komen! De aansluitingen moeten daarom met isolatieband worden omwikkeld, of worden ingegoten in giethars of tweekomponentenlijm.

andere temperaturen dan rond het vriespunt in d e gaten wilt houden, is het voldoende om met P1 een andere referentiespanning in te stellen. De werking van d e schakeling wordt precies omgekeerd, dat wil zeggen dat die reageert o p het overschrijden van een b e p a a l d e temperatuur, als d e weerstanden R1 en R2 (plus druktoets S1) van plaats worden verwisseld. Op die manier kunnen we de temperatuur van een diepvriezer in de gaten houden. P1 wordt d a n ingesteld op - 1 8 °C, zodat de LED gaat branden als deze temperatuur wordt overschreden. En voor de experimenteerlustigen: als de NTC wordt vervangen door een LDR (lichtafhankelijke weerstand), verandert de vorstmelder in een nachtwaker. . .

Variaties op een thema Als u met de vorstmelder elex -

2-13

stemvork

Muziek is natuurlijk iets prachtigs en ook iemand, die met meer uithoudingsvermogen dan talent probeert zijn speeltechniek op een hoger peil te brengen, dient zonder meer te worden aangemoedigd. Vooral voor muzikale omwonenden is het dan toch wel prettig, als het desbetreffende instrument ook min of meer juist gestemd is. In gebruiksaanwijzingen van bijvoorbeeld elektrische gitaren wordt aan dit belangrijke punt kennelijk weinig aandacht besteed. Ook het samenspel van meerdere instrumenten is beslist gebaat bij een gelijke stemming. Waarmee het bestaansrecht van onze elektronische stemvork overtuigend is aangetoond. Het eerste vereiste bij het stemmen is een frekwentiestandaard. Internationaal is overeengekomen, dat de muziektoon A een frekwentie van 440 Hz dient te hebben. Vroeger werd daarvoor een stemvork gebruikt, maar die heett het nadeel, dat hij telkens opnieuw moet worden aangeslagen. Onze elektronische stemvork levert een konstante toon. Bij het ontwerpen van een dergelijke schakeling 2-14 — elex

duikt onmiddellijk een groot probleem op: de schakeling moet bijzonder stabiel zijn. Als de eerder genoemde A bij een nieuwe batterij een waarde van 500 Hz en bij een bijna lege batterij een waarde van 300 Hz heett, spannen we het paard achter de wagen. De spanningsafhankelijkheid van de frekwentie zouden we kunnen opvangen door een kwartskristal te gebruiken en de frekwentie daarvan

een aantal malen te delen. Die oplossing is duur en veel nauwkeuriger d a n in dit geval nodig is. Wij hebben het anders aangepakt: met behulp van een IC stabiliseren we de voedingsspanning op precies 5 volt. Er blijft dan nog een kleine onnauwkeurigheid, omdat elektronische komponenten temperatuurgevoelig zijn. In de oscillator wordt een kleine kondensatorwaarde gebruikt, zodat de stabili-

teit veel beter in de hand is te houden. In figuur 1 zien we die oscillator helemaal links. Hij is o p g e b o u w d uit N2, P1, R1 en C l Met behulp van P1 wordt de frekwentie zo nauwkeurig mogelijk afgeregeld op 450.560 Hz. Wie geen frekwentieteller heeft, kan ook het uitgangssignaal op 440 Hz afregelen met behulp van een gewone stemvork of met de telefonische 440 Hz van de PTT.

IC3

"T N1,N2= IC1 = 74LS13

'

78L05 78

®

4:

IC1

C4

3|C zie tekst

100n

I

^ ^ -

uitgang Q7 Q8 Q9 Q10 Q11

A B C D E

|ÏO|i II

M6V

meerslageninstelpotmeter

Tabel 1 stand van S2

i-

frekwentie 1760 880 440 220 110

HZ Hz Hz Hz Hz

Aan d e uitgang van N2 verschijnt een blokgolfsignaal, dat via de butfer N1 o p de CLK-ingang van IC2 terechtkomt. Dit IC is volgens het d a t a b l a d een "asynchrone, 12-traps binaire teller". Laat u daardoor niet afschrikken. Het IC heeft één ingang (CLK) en 12 uitgangen, Q0 tot en met Q11. Van uitgang tot uitgang wordt de frekwentie van het ingangssignaal telkens gehalveerd. Op uitgang Q0 staat dus 225.280 Hz, op uitgang Q1 112.640 Hz, enzovoort. Die frekwenties zijn voor ons doel natuurlijk veel te hoog; het wordt pas interessant vanaf Q7 (tabel 1). We vinden daar vijf maal de muziektoon A, telkens een oktaaf lager. Met behulp van schakelaar S2 kan de gewenste toon worden geselekteerd. Bezitters van basgitaren die behoefte gevoelen a a n een frekwentie van 55 Hz, kunnen C1 verdubbelen en met P1 een

oscillatorfrekwentie van 225.280 Hz instellen. Erg bevredigend zal het resultaat overigens niet zijn: ten eerste is het signaal nogal rijk a a n boventonen en ten tweede kan d e in de onderdelenlijst aangegeven luidspreker d e grondtoon beslist niet verwerken. Daar is een flinke basluidspreker (en een grotere versterker) voor nodig. Vanaf S2 g a a t het signaal naar d e eindtrap; daar wordt het aangepast a a n de lage impedantie van de luidspreker. Als a a n de basis van T1 (NPN) een voldoende hoge spanning ligt (minstens 0,6 volt ten opzichte van d e emitter), d a n g a a t T1 geleiden en laadt C5 op. Gedurende deze tijd beweegt de konus van de luidspreker bijvoorbeeld naar buiten. Als C5 geladen is, gebeurt er verder niets meer: de kondensator moet eerst weer ontladen worden. Dat gebeurt met behulp van T2 (PNP). Zodra de basisspanning van die transistor lager wordt dan de spanning a a n de emitter, schakelt de transistor door en C5 wordt a a n massa gelegd. Gedurende deze tijd beweegt het luidsprekermembraan weer naar binnen.

Door R3 wordt d e amplitude van het uitgangssignaal en dus ook de geluidssterkte b e p a a l d . De waarde van R3 m a g niet kleiner worden gekozen d a n 22 Q, anders worden de uitgangstransistors te zwaar belast.

Figuur 1. Het schema van de elektronische stemvork. Figuur 2. Op deze print moeten veel draadbruggen worden aangebracht, vooral rondom IC1. Let op, dat u er geen vergeet!

Opbouw Doordat we voor de "moeilijke" funkties IC's hebben gebruikt, is de schakeling in een minimum van tijd o p te bouwen op een kleine Elexprint. De IC's zullen het zeer op prijs stellen, als ze in de juiste richting worden gemonteerd. De uitsparing a a n een van d e korte kanten wijst de weg. P1 moet een meerslagenpotmeter zijn; d a a r m e e kan de juiste frekwentie veel nauwkeuriger worden afgeregeld dan met een gewone instelpotmeter. De schakeling kan worden ingebouwd in een behuizing, waarin een gat moet worden gezaagd voor het luidsprekertje. Ook de omschakelaar S2 en de aan/ uit-schakelaar S1 moeten uiteraard van buiten af bereikbaar zijn. Bij een batterijspanning van 9 volt konsumeert de schakeling ca. 15 tot 25 mA.

On i e r d e l e n l i j s t R1 = 820 Q R2 = 4,7 kS R3 = 47 S (zie tekst) P1 = meerslageninstelpotmeter 500 Q C1 = 1,5 nF C2 = 68 nF C3 = 100 nF C4,C5 = 10 piF/16 V T1 = BC547B T2 = BC557B IC1 = 74LS13 IC2 = 4040 IC3 = 78L05 S I = aan/uit-schakelaar S2 = draaischakelaar, 1 X5 standen 1 lu dspreker 8 S/0,2 W 1 Elex-print, formaat 1 Geschatte bouwkosten: ca f 27,50

elex — 2-15

stereobasisbreedteregeling van mono tot superstereo Als u niet tevreden bent met het stereo-effekt van een bepaalde opname, hoeft u daar niet zo maar in te berusten. Door een kleine schakeling toe te voegen aan de hifi-installatie, kan de breedte van het stereobeeld namelijk naar believen worden ingesteld — van uiterst smal tot kamerbreed!

Stereofonische geluidsweergave is in de amusementselektronica eerder regel dan uitzondering. Het grootste deel van de radio-uitzendingen wordt bijvoorbeeld stereofonisch uitgezonden, en bijna alle opnames op b a n d , cassette of grammofoonplaat zijn in stereo geregistreerd. Figuur 1 laat zien hoe dit systeem werkt. Voor de opname heeft men minimaal twee mikrofoons nodig: een voor het rechterkanaal en een voor het linkerkanaal. Het twee-kanalige geluid kan rechtstreeks worden uitgezonden, of vastgelegd op een geluidsdrager (band, cassette, grammofoonplaat). Ook de weergeef-installatie moet twee-kanalig zijn: de ene luidspreker geeft het linkerkanaal weer, en de andere het rechterkanaal. Als d e installatie o p de juiste wijze wordt ingesteld en opgesteld, hoort de luisteraar (bijvoorbeeld) d e klarinet uit de linker luidspreker, de gitaar precies uit het midden van het geluidsveld, en de hoorn uit de rechter luidspreker. De werking van dit systeem kunnen we aanschouwelijk maken met 2-16 — elex

behulp van een nietelektronisch model (figuur 2): de balk rust op een balanspunt, en wordt belast met gewichten (de balk zelf is gewichtloos). In figuur 2a worden de uiteinden van d e balk (links en rechts) belast met gewichten, die d e signaalamplituden van het rechter- en het linkerkanaal vertegenwoordigen. Bovendien nemen we a a n , dat beide amplituden afkomstig zijn van hetzelfde instrument (bijvoorbeeld van de gitaar, zie figuur 1). Als de balk in evenwicht is, komt de positie van het balanspunt X overeen met de schijnbare positie van het instrument tussen de luidsprekers. Elke stereo-installatie is voorzien van een balans-regelaar. Deze geeft de mogelijkheid, de verhouding tussen d e amplitudes van het linker- en het rechterkanaal te wijzigen. In figuur 2a is de balk in evenwicht; dat houdt in: de signaalamplitude van de gitaar is op beide kanalen even groot. In de figuren 2b en 2c is de verhouding volkomen anders: in het ene geval is het signaal uitsluitend o p het linkerkanaal aanwe-

zig, en in het andere geval uitsluitend op het rechterkanaal.

Balans-instelling De balans-instelling heeft (onder andere) tot doel, onjuiste amplitude-verhoudingen die door de kamerakoestiek worden veroorzaakt, te korrigeren. De balk met de gewichten maakt de balansfunktie aanschouwelijk. In figuur 3a zijn twee balken getekend, die twee verschillende geluidsbronnen voorstellen. De gewichten met de getallen geven aan, in welke verhouding het signaal over beide kanalen verdeeld is. De getekende situatie moet men opvatten als een momentopname, en verder geldt, dat het instrument X d e meest linkse en het instrument Y de meest rechtse geluidsbron is. Als we vervolgens de balans veranderen, zodat de signaalamplitude van het linkerkanaal gehalveerd wordt, en die van het rechterkanaal verdubbeld, ontstaat de situatie die in figuur 3a getekend is. De punten X en Y schuiven

op naar rechts, en zo ontstaan de nieuwe punten X' en Y'. Bovendien valt het op, dat de afstand tussen beide punten kleiner wordt. Het gevolg is, dat het stereo-geluidsbeeld in zijn geheel opschuift naar rechts, en dat de breedte van het geluidsbeeld afneemt. De ruimtelijkheid van de geluidswaarneming gaat hierdoor enigszins verloren, maar dat is bij deze handelwijze helaas niet te voorkomen. De scheiding tussen beide stereo-kanalen is in de praktijk nooit volmaakt: b e p a a l d e signaalbestanddelen van het ene kanaal zullen door het verschijnsel van de "overspraak" op het andere kanaal terecht komen. (Minder overspraak verbetert de kanaalscheiding. Daarom wordt de kanaalscheiding ook wel uitgedrukt als "overspraakdemping". Deze waarde wordt gespecificeerd in dB — een afkorting van decibel. Als een waarde in dB wordt aangegeven, gaat het niet om een absolute waarde, maar om een verhoudingsgetal.) Naarmate de amplitude van het overspraak-signaal groter is, zal het ste-

Figuur 1. De stereofonische opname- en weergavetechniek geeft ruimtelijke werking aan het geluid. De luisteraar lokaliseert de instrumenten op een plaats in de ruimte, die overeenkomt met hun plaats in het orkest. Figuur 2. Dit balkenmodel maakt aanschouwelijk, in welke verhouding het signaal van een geluidsbron verdeeld is over het linker- en het rech¬ terkanaal. Figuur 3. Als de gewichten niet even groot zijn, kan de balk uitsluitend in balans ge¬ bracht worden door de balanspunten evenredig te verleggen. Hierdoor verandert echter de afstand tussen de punten X en Y.

p

mikrofoons

Basisbreedteregeling Figuur 4 laat zien welke in¬ vloed de overspraak heeft op het stereobeeld. Alle instrumenten schuiven op naar het midden (zie bin¬ nenste pijlen). Het omge¬ keerde is echter ook mo¬ gelijk: als we overspraak in tegenfase veroorzaken, wordt het stereobeeld bre¬ der. Met behulp van een elektronische schakeling kunnen we links of rechts een signaaldeel aftakken, in tegenfase brengen, en vervolgens optellen bij het signaal van het andere kanaal. In akoestisch op¬ zicht heeft dit tot gevolg, dat alle geluidsbronnen die zich niet precies in het midden bevinden, naar buiten opschuiven (bui¬ tenste pijlen, figuur 4). Als men dit "optellen in te¬ genfase" op extreme wijze toepast, kan het gebeuren dat het stereobeeld bre¬ der wordt dan het veld tussen de luidsprekers:

\J

J

I 9 .000 O fii

reobeeld smaller worden, zodat de weergave steeds meer op mono-geluid gaat lijken. Als de overspraak totaal is, luisteren we geheel in mono. In dat geval lijken alle instrumen¬ ten uit een punt te komen, dat midden tussen de luidsprekers ligt (mits de luidspreker-opstelling sym¬ metrisch is). Bij deze onge¬ wenste vorm van overspraak is het overspraaksignaal in fase met het signaal op het kanaal van herkomst.

O I

z^^fo'

7^W?

elex -

2-17

sommige geluidsbronnen lijken nu uit het buitenveld naast de luidsprekers te komen. Deze techniek maakt het mogelijk, de negatieve invloed van de balansregelaar te kompenseren, en het stereobeeld aktief te beïnvloeden. Het kan bijvoorbeeld voorkomen, dat de luisteraar niet tevreden is met het geluidsbeeld dat door de technici in de opnamestudio is samengesteld. In dat geval kan men met behulp van de basisbreedteregeling de muziekinstrumenten langs elektronische weg probleemloos verschuiven. Overigens zijn veel draagbare stereo-cassetterecorders reeds door de fabrikant voorzien van deze regeling.

De schakeling Om de breedte van het "stereopodium" te veranderen, van smal (mono) via normaal (stereo) tot extra-breed (superstereo), heeft men niet veel meer nodig dan een potentiometer en enkele opamps. De vergroting van de stereo-basisbreedte berust op negatieve overspraak tussen beide kanalen: een deel van het linker kanaal verschijnt in tegenfase op het rechterkanaal, en omgekeerd. In

-[)>

II-

Figuur 4. Positieve overspraak vermindert de kanaalscheiding, zodat het stereogeluidsbeeld smaller wordt (pijlen naar binnen). Negatieve overspraak maakt het geluidsbeeld breder (pijlen naar buiten). Figuur 5. Het volledige schema van de basisbreedteregeling. De maximale basisbreedte wordt in hoofdzaak bepaald door de waarde van R5.

luisteraar

de schakeling (figuur 5) zorgen de weerstanden R5, R6 en R7, in kombinatie met de opamps IC1 en IC2, voor een kontinue negatieve overspraak. P1 veroorzaakt een positieve overspraak die, al naar gelang de stand van de regelaar, een groter of een kleiner deel van de negatieve overspraak "neutraliseert". Als de potentiometer is ingesteld op de minimale weerstand, zijn de uitgangssignalen van links en rechts hetzelf-

C4

breed genoeg is, kan het effekt met een eenvoudige ingreep worden vergroot. Als P1 is ingesteld op zijn maximale waarde, wordt de basisbreedte in hoofdzaak b e p a a l d door R5. Als we deze weerstand een hogere waarde geven, neemt de negatieve overspraak tussen de kanalen evenredig af, maar het omgekeerde is natuurlijk ook mogelijk: een lagere waarde voor R5 geeft meer overspraak, en dus een grotere basisbreedte.

de. De weergave is dan in mono. Op een punt rond de middenstand van d e potentiometer zullen de positieve en de negatieve overspraak elkaar precies opheffen, zodat we de normale stereo-weergave horen. Als we vervolgens P1 verdraaien in de richting van een nog hogere waarde, krijgt de negatieve overspraak de overhand, en het stereobeeld zal dan steeds breder worden. Als men vindt, dat het stereopodium nog niet

R10

OHHQED-

S1.

XU +

• I

C6

C7

I

9V

10 u 16 V

I I

R4I

i

• •

v

L_

rf C2

fy—IK

2-18 — elex

P

t i

Co\ \VJ

De beschikbare speelruimte is overigens begrensd, want R5 kan slechts tot een b e p a a l d e waarde zinvol verkleind worden. Als men met de waarde van R5 gaat experimenteren, wordt snel genoeg duidelijk waar de grenzen liggen. De voedingsspanning van de opamps IC1 en IC2 wordt op de juiste waarde ingesteld met (onder andere) de weerstanden R1. . . R4. Omdat de spanningsdeler R3/R4 symmetrisch is, wordt de voedingsspanning van 9 V door twee gedeeld, zodat de spanning op het knooppunt R1/R2/R3/R4 4,5 V bedraagt. Ook de aansluitpennen 2, 3 en 6 van beide IC's liggen o p dit spanningsnivo. De schakeling kan gevoed worden uit een 9 V-batterij. De voedingsspanning wordt gebufferd door de kondensatoren C6 en C7. Als de schakeling niet in gebruik is, wordt de voedingsspanning uitgeschakeld met behulp van S I Het stroomverbruik bedraagt weliswaar slechts 7 mA, maar als men de schakeling permanent ingeschakeld laat, wordt de levensduur van de batterij onnodig bekort.

niets mis kan g a a n . De IC's zijn de laatste onderdelen die men monteert. Ze worden in de voetjes geplaatst met de markering van pen 1 in de richting van R6. Vergeet niet, na de montage te kontroleren, of alle IC-pennen wel korrekt in de voetjes zitten. Voor de verbinding tussen de print en de potentiometer P1 kan men volstaan met het gewone, flexibele montagedraad; afgeschermde kabel is niet nodig. Na d e montage worden de onderdelenzijde en de soldeerzijde van de print visueel gekontroleerd. Als hierbij geen fouten a a n het licht treden, moet de schakeling direkt werken. Wie zeker van zijn zaak wil zijn, kan met de multimeter de gelijkspanningsnivo's kontroleren. Het knooppunt van de weerstanden R1. . . .R4, en d e pennen 2, 3 en 6 van beide IC's, moeten op halve voedingsspanning liggen: 4,5 V. Als u op deze punten de spanning meet, kan de waarde op pen 3 van beide IC's afwijken van de theoretische waarde. De oorzaak hiervan is de inwendige weerstand van de multimeter. Hoe hoger de inwendige weerstand, des te geringer zal de afwijking zijn.

De opbouw De basisbreedteregeling past zonder problemen op een standaardprint van het formaat 1. De onderdelenopstelling is te zien in figuur 6. De juiste montagevolgorde is: draadbruggen — weerstanden — kondensatoren — halfgeleiders. Let o p de polariteit van de eiko's C3. . . .C6: de "+"-tekens in figuur 6 geven aan, wat de juiste aansluitrichting is. De opamps IC1 en IC2 kan men rechtstreeks o p de print solderen, mits men de aansluitpennen niet te warm stookt. Montage met behulp van ICvoetjes verdient overigens de voorkeur; dat kost wel iets meer, maar het geeft in elk geval d e zekerheid dat er bij het solderen

Aansluiten — waar en hoe? De basisbreedteregeling wordt in de stereo-installatie opgenomen door de signaalketen ergens te onderbreken. De eenvoudigste methode is, om de schakeling tussen een van de signaalbronnen en de versterker te plaatsen (bijvoorbeeld tussen de cassetterecorder en de versterker, of tussen de tuner en de versterker). Plaatsing tussen de platenspeler en de versterker is niet mogelijk, omdat de platenspeler te weinig uitgangsspanning levert. De ideale aansluitmethode is het onderbreken van

de signaalleiding tussen de voorversterker en de eindtrap. Als deze komponenten van de stereoinstallatie afzonderlijk zijn uitgevoerd, is de aansluiting probleemloos. Hetzelfde geldt voor een geïntegreerde versterker (dat is een "gewone" versterker: voor- en eindtrappen in dezelfde kast) mits deze a a n de achterzijde is voorzien van een uitneembare verbinding tussen voor- en eindtrap; als deze verbinding niet van buitenaf toegankelijk is, zal men de versterker moeten openen. Nadat de inwendige verbinding is opgespoord, kan men de leiding onderbreken om de schakeling in de keten op te nemen. Een alternatief aansluitpunt is de potentiometer van de volumeregeling. Deze heeft drie aansluitingen (op elk van beide sekties). Van d e buitenste aansluitingen is de ene verbonden met de signaal-toevoerleiding, en de andere met de massa. De signaal-toevoerleiding wordt losgenomen en verbonden met de ingang van de basisbreedteprint. De uitgang van de print wordt verbonden met de vrijgekomen aansluiting van de potentiometer. Als men niet duidelijk kan vaststellen welke aansluiting verbonden is met de signaal-toevoerleiding, kan men proberen de schakeling te verbinden met de middelste aansluiting van de potentiometer (loper). In dat geval wordt de kabel die verbonden is met de loper-aansluiting losgenomen, en aangesloten op de uitgang van de basisbreedte-print. Vervolgens wordt de loper-aansluiting van de potentiometer verbonden met de ingang van de basisbreedte-print. Omdat deze schakeling bedoeld is voor stereo-gebruik, worden alle verbindingen dubbel uitgevoerd (links en rechts). Overigens: om bromproblemen te voorkomen, moet voor alle verbindingen die een signaal voeren, afgeschermde kabel worden gebruikt.

Figuur 6. ling van de geling.

Onderdelenopstelbasisbreedtere-

Onderdelenlijst R1,R2,R8,R9 = 100 kQ R3.R4 = 33 kQ R5 = 100 kQ (zie tekst) R6,R7 = 150 kQ R10,R11 = 6,8 kQ P1 = 47 kQ (50 kQ) lineair (een lineaire potentiometer is te herkennen aan de letter A achter de weerstandswaarde) C1,C2 = 470 nF C3. . .C6 = 1 0 ^ F / 1 6 V C7 = 100 nF IC1JC2 = LF356 S1 = aan/uit-schakelaar Diversen: Elex-standaardprint formaat 1 1 9 V-batterij 1 batterijclip 12 soldeerpennen (1,2 mm diam.) 2 IC-voeten 8-pens flexibel montagedraad, montagemateriaal, etc. Geschatte bouwkosten (inkl. print): ca. f 20,—

elex -

2-19

zonnecel uit de rommeldoos Bijna iedereen heeft in de rommeldoos wel een vermogenstransistor met een metalen behuizing (bijvoorbeeld een 2N3055 of

een BC 140), die gedeeltelijk arbeidsongeschikt is. Bij bedrijfsongevallen kan het immers voorkomen, dat een van beide diode-

trajekten, tussen basis en emitter of tussen basis en koliektor, defekt raakt Een dergelijke transistor kunnen we echter met weinig

Figuur 1. De transistor wordt omgebouwd door het deksel van de behuizing af te zagen.

UBE(V)

Figuur 2. Onder ideale omstandigheden (stralend zonlicht met voorzetloep) ontwikkelt een 2N305S zonder deksel ongeveer 10 mW.

0.60,5.transistor: 2N3055

0,4-

Figuur 3. Als men de koliektor verbindt met de emitter, worden beide diode-trajekten parallel geschakeld. Als beide trajekten intakt zijn, wordt de stroom verdubbeld.

0,3-

1

2

3

1

r o-H ^i

\

\

84676X-3

2-20 -

elex

1

6

4

8

•

1

1

1

1

10

12

14

16

-©

ll>

-[

r 18

20

l|mAI

W

0- - M - -©

moeite ombouwen tot een zonnecel van bescheiden kapaciteit. Voor dit doel moet het metalen kapje worden afgezaagd of weggevijld (figuur 1). Op d e bodem van de behuizing zien we nu de blootgelegde siliciumchip. Deze is lichtgevoelig, en ontwikkelt bij voldoende belichting een spanning van ongeveer 0,7 V. De grafiek (figuur 2) hebben we opgenomen onder ideale omstandigheden: stralend zonlicht werd met een loep o p de transistor gekoncentreerd. De transistor produceert dan met enige moeite 10 mW. Bij kamerbelichting is de spanning lager (ca. 300. . . .400 mV), en ook van de belastbaarheid mogen we d a n niet teveel verwachten (5.. .100/JA). Maar on-

danks deze geringe waarden is d e transistor toch geschikt als lichtgevoelige halfgeleider, bijvoorbeeld als fotodiode. In figuur 3 hebben we ter vergelijking ook het symbool van de fotodiode afgedrukt. Een oud BC'tje kan op soortgelijke wijze worden opengezaagd, en is d a n prima geschikt als fototransistor. In dat geval worden de emitter en de koliektor natuurlijk niet doorverbonden. De basis dient als extra stuuraansluiting. Wie dit experiment uitvoert met een gloednieuwe transistor, kan beide diode-trajekten parallel schakelen door de koliektor met de emitter te verbinden. De stroom en het vermogen zullen d a n ongeveer verdubbelen.

lampenverklikker Zij die zich met (digitale) elektronica bezighouden, grijpen bij het ontwikkelen van een schakeling steeds gemakkelijker naar een IC om een of andere funktie te realiseren. Op zich is dat niet zo verwonderlijk, nu die dingen steeds goedkoper worden — het kan zelfs gebeuren dat het voetje dat voor de montage wordt gebruikt duurder is dan het IC dat er in komt! Alleen zou je daardoor bijna vergeten dat het ook met losse onderdelen kan — en soms net zo eenvoudig, zoals onderstaande schakeling laat zien.

Vooral in de winter, niet voor niets het donkere jaargetijde genoemd, komt het vaak voor dat automobilisten ook overd a g de verlichting (moeten) inschakelen. Dat draagt niet alleen bij tot de eigen, maar ook tot de algemene verkeersveiligheid. Gevolg is wel dat heel wat automobilisten vergeten om de lampen uit te doen, alvorens uit te stappen, Doorgaans blijkt d a n bij de eerstvolgende startpoging, dat de akku leeg is. In het bijzonder geldt dat voor auto's waarbij niet automatisch alle "stroomvreters" worden uitgeschakeld als het sleuteltje uit het slot wordt gehaald. Onze lampenverklikker vormt een geheugensteuntje voor alle vergeetachtige automobilisten; hij herinnert ze er zowel optisch als akoestisch a a n dat ze d e lichten nog moeten uitdoen. Het alarm g a a t af als bij uitgeschakelde ontsteking en g e o p e n d e deur (het schakelaartje van de interieurverlichting is d a n gesloten) het dim- of stadslicht nog aan is.

Motor uit EN deur open EN lichten aan = alarm Bovenstaande vergelijking bepaalt wanneer er alarm moet worden geslagen. Om dat te bereiken moeten we drie ingangssignalen zodanig logisch a a n elkaar knopen, dat a a n de "alarmvoorwaarde" wordt voldaan. In onze schakeling (figuur 1 geeft het schema) wordt deze taak vervuld door de transistoren T1 en T2, diode D1 en de weerstanden R1. . . . R3. In principe g a a t het daarbij om een diskreet opgebouwde AND-poort

met drie ingangen, waarbij ingangen 2 en 3 een inverterende werking hebben. De uitgang van het AND-poortje wordt gevormd door het knooppunt van de kollektoren van T1 en T2 en de basis van T3. Op dat punt staat uitsluitend een spanning (van ongeveer 2,2 V) als a a n de onderstaande voorwaarden is voldaan: — o p ingang 1 staat een positieve spanning (van ongeveer 12 V), — o p ingangen 2 en 3 staat geen spanning (ongeveer 0 V). Hoe dat werkt? Voor een positieve spanning op

punt 1 staat diode D1 in sperrichting. Transistoren Tï en T2 sperren omdat ze geen basisspanning krijgen. Dat betekent dat er via R3 een stroom naar de basis van T3 kan lopen. Indien echter o p punt 1 een spanning staat, en tegelijk ook o p punt 2 en/of 3, zal de basisspanning van T3 tot zo'n 0,55 V zakken, omdat T1 en/of T2 geleiden: er loopt nu een stroom via R3 en de geleidende transistoren) naar massa. Als o p punt 1 geen spanning staat (of beter: een spanning van 0 V) zal de stroom door R3 via D1 naar massa lopen. Ook in dat geval staat er o p de basis van T3 een spanning van slechts een paar honderd millivolt. Het doet er d a n niet toe of T1 en T2 sperren of geleiden. Kortom: het is inderdaad zo dat slechts in één enkel geval (één kombinatie van ingangstoestanden) de basis van T3 een spanning van 2,2 V te zien krijgt: dat is de alarmvoorwaarde. Als men dus zou vergeten het licht uit te doen voordat men uit de auto stapt, d a n zal er een stroom elex - 2-21

naar de basis van T3 lopen, zodat deze transistor gaat geleiden. De rode alarm-LED D2 licht op. Tegelijk wordt de negatiefg a a n d e spanningssprong o p de koliektor van T3 door C1 doorgegeven naar de basis van T4. Deze transistor zal dan sperren, en T5 daarentegen geleiden. De spanning o p diens emitter zal daarom oplopen tot zo'n 8,5 V. Dit is de voedingsspanning voor d e o p T5 volgende toongenerator, die we hebben opgebouwd met transistoren T6 en T7. Die generator wordt nu dus ingeschakeld, en zoemer Bz laat nadrukkelijk een waarschuwing horen die na ongeveer 5 sekonden weer ophoudt. Als u al vóór die tijd de lampen uit doet, houdt het alarm natuurlijk ook eerder op. Als het licht na afloop van de vijf sekonden nog steeds aan is, houdt het akoestische alarm niettemin toch op. De alarm-LED blijft echter a a n . Dit wordt bewerkstelligd door kondensator C l Zodra T3 doorschakelt, komt de negatieve spanningssprong op de koliektor van T3, via C1 op d e basis van T4 terecht. C1 wordt via R5 en T3 opgeladen. Als de kondensator zo ver is o p g e l a d e n , dat er o p de basis van T4 een spanning van ongeveer 0,6 V staat, zal deze transistor weer g a a n geleiden. Met als gevolg: T5 zal sperren en de voedingsspanning van de toongenerator uitschakelen. Het akoestische waarschuwingssignaal verstomt. Als echter de spanning op de basis van T3 niet verandert (d.w.z. d e ingangskondities niet veranderen) blijft deze in geleiding, zodat de rode LED blijft branden.

door middel van soepel draad met d e print verbonden. De plattegrond van figuur 2 toont van alle overige onderdelen plaats en stand. Zoals te zien, is daar ook alarm-LED D2 ingetekend. Als u echter van plan bent de print ergens uit het zicht onder het dashboard te monteren, heeft het niet zoveel zin de LED direkt op de print te zetten, omdat hij d a n niet meer te zien is! Het ligt meer voor d e hand de LED g o e d zichtbaar tussen de diverse meters te monteren, en met een stukje d r a a d met de print te verbinden. Het volbouwen van de print gebeurt in de bekende volgorde: draadbruggen, weerstanden, kondensatoren, diode, transis-

RB p i

0

2-22 -

elex

Riof~l

Onderdeleniijst R1.R2 = 4,7 kQ R3.R5.R6 = 68 kQ R4,R7 = 10 kQ R8.R11 = 1 kQ R9.R10 = 100 kQ C1 = 100 M F/16 V C2.C3 = 22 nF T1....T7 = BC547B D1 = AA119 (germaniumdiode!) D2 = LED rood

1 standaardprint formaat 1 7 printpennen 0 1,2 mm montagedraad en -materiaal geschatte onderdelenkosten zonder print en kastje ongeveer f 12,50

Figuur 1. Deze schakeling voorkomt onnodige akkuproblemen in de toekomst. Want zodra u uit de auto stapt zonder de lichten uit te doen, gaat LED D2 branden en geeft zoemer Bz een alarmsignaal. De stroomopname van de lampenverklikker is "stand-by" slechts ongeveer 0,5 >nA, zodat de akku nauwelijks wordt belast, zelfs als er maanden lang niet gereden wordt. Tijdens een alarm verbruikt de schakeling ongeveer 12 mA.

"9pi

"urn

110

Hl-k

bovendien:

Het is geen erg ingewikkeld karwei om de schakeling o p te bouwen. Een Elex-printje formaat 1 is groot genoeg om alle onderdelen te herbergen. Alleen de piëzo-zoemer Bz (type Toko PB2720) wordt

zetten moet de volgebouwde print nog een keer grondig worden gekontroleerd: juiste onderdelen o p de juiste plaats enz. Ook de onderkant van de print moet worden gekontroleerd o p slechte

1

Bz = zoemer Toko PB2720

Bouwbeschrijving

toren, printpennen. Let bijzonder g o e d o p de stand van C1 en D1 - maar ook de transistoren moeten zó worden ingesoldeerd als in de tekening is aangegeven! Alvorens de schakeling onder spanning te

JHI

I %• 'L/OO-M-i

rj>

oo—IR3

i—o

J O—tHZr—O

©-OT(+)-OOOH

Figuur 2. De onderdelenplattegrond toont de juiste plaats en stand van de verschillende onderdelen. Let op dat er geen van de in totaal vijf draadbruggen vergeten wordt!

ü

V

ü- L I c a

^~2>ooo-HLs

on SSORMR

soldeerverbindingen. Als dat allemaal in orde lijkt te zijn, g a a n we verder. Nu komt de eerste elektrische test. De alarm-LED en de zoemer worden daartoe voorlopig met de schakeling verbonden. Voor deze test is een voedingsspanning van 9 V uit een batterij ruim voldoende. Direkt na het aansluiten van de batterij moet d e alarm-LED oplichten (de ingangen 1 tot en met 3 zijn nog nergens meer verbonden!). De spanning o p het knooppunt van d e kollektoren van T1 en T2 moet 2,2 V bedragen, terwijl de spanning op d e basis van T4 0,6 V dient te zijn (deze spanningen kunnen met een multimeter worden nagemeten). De emitterspanning van T5 bedraagt 0 V (logisch: de zoemer geeft immers geen kik). Bij d e tweede test gaat dat veranderen! We leggen d a n ingang 1 enkele sekonden aan 0 V (massa). Nu moet d e alarm-LED meteen uitg a a n . Na enkele sekonden halen we deze verbinding weer weg. Nu zal de zoemer ongeveer 5 sekonden lang zijn waarschuwingssignaal laten horen (D2 gaat natuurlijk ook weer branden). Het akoestische signaal duurt niet zo lang als ingang 1 maar heel kort a a n massa wordt gelegd. Dat is d e schuld van C1, die dan minder ver wordt o p g e l a d e n . Met deze tests is de goede werking van de schakeling eigenlijk al aangetoond. Wie echter het onderste uit de kan wil hebben, kan de drie ing a n g e n met d e plus en de nul van de voedingsspanning verbinden volgens onderstaande tabel.

-©12V lichtschakelaar

interieur-

^

verlichting

® _

°) *.6 kontaktslot

<50 deurkontakten dimlicht

1

startmotor

"®

83768X 3

Een "0" betekent dat d e betreffende ingang aan massa wordt g e l e g d en een " 1 " dat die ingang a a n de voedingsplus wordt gehangen. Het kolommetje "Bz" geeft de reaktie van de zoemer weer. Uitsluitend en alleen bij de ingangskombinatie 10 0 m a g de zoemer iets van zich laten horen.

Inbouw in de auto In de eerste plaats moet er voor de print, LED en zoemer een geschikt plekje worden opgezocht. Om de verbindingen niet te lang te maken, is het het beste om d e print onder het dashboard te monteren, in de buurt van het instrumentenpaneel. Om beschadigingen te voorkomen is het a a n te bevelen om de schakeling in een plastic kastje in te

bouwen. De print moet o p de volgende punten van d e auto worden aangesloten: — +12 V en massa, — het verbindingspunt lichtschakelaar-lampen (aansluiting 1), — het punt tussen deurkontakten en interieurverlichting (aansluiting 2), — de verbinding tussen kontaktslot en startmoior (aansluiting 3). Het (vereenvoudigde) elektrische schema van figuur 3 zal e.e.a. verduidelijken. Met een multimeter kan iedereen eenvoudig n a g a a n waar d e verschillende punten in elk type auto te vinden zijn. De massa-aansluiting kan naar keuze met de betreffende kabel in de auto worden verbonden, of aan een blankgeschuurd stukje chassis worden geschroefd.

Figuur 3. Dit (vereenvoudigde) elektrische schema van een auto laat zien hoe de schakeling moet worden aangesloten.

ingangen 1

2

3

Bz

0 0 0 0 1 0 1 1

0 0 1 1 0 1 0 0

0 1 0 1 1 1 0 1

0 0 0 0 0 0 1 0

elex -

2-23

elektronische kloek Voor deze kloek hoeven wij geen voer te strooien en de buren zullen niet klagen over het gekakel. Het g a a t namelijk om een temperatuurregeling, die in staat is binnen een beperkte ruimte een nogal tropische temperatuur te handhaven Het doel daarvan is niet in de eerste plaats het overleven van een Nederlandse zomer. Onze gedachten gingen meer in de richting van het uitbroeden van eieren. Onze lezers zullen ongetwijfeld nog andere toepassingen vinden, zoals het op temperatuur houden van oplossingen van fotochemicaliën, het verwarmen van een terrarium, het kontroleren van d e temperatuurstabiliteit van oscillatoren of het verwarmen van een kleine broeikas waarin orchi2-24 — elex

deeën worden gekweekt. We hebben gekozen voor een serieschakeling van twee gloeilampen als warmtebronnen. Hierdoor wordt bovendien de levensduur veel langer. Het a p p a r a a t bestaat uit een kast of doos, die verwarmd kan worden door een aantal gloeilampen. Die lampen worden ingeschakeld als de temperatuur te l a a g dreigt te worden en weer uitgeschakeld als het te warm wordt. Daarvoor zorgt een elektronische thermostaat, die een temperatuurbereik heeft van 25 tot 45°C. De gewenste temperatuur wordt ingesteld met een potmeter; het in- en uitschakelen van de lampen wordt dan geregeld door het IC TDA 1024 in samenwerking met een NTCweerstand. Hoe dat IC

werkt, is te zien in figuur 1. Het IC heeft acht aansluitingen, waarvan er twee voor de voedingsspanning worden gebruikt. Met behulp van een voorschakelweerstand en een diode kan dit IC rechtstreeks uit het lichtnet worden gevoed. Dat houdt natuurlijk wel in, dat de schakeling uiterst voorzichtig moet worden gehanteerd; daarover later meer. De in het IC ingebouwde netvoeding produceert een lage gelijkspanning, die via pen 8 naar buiten wordt gevoerd en daar wordt afgevlakt door C2 (figuur 2). Intern wordt die gelijkspanning d a n verder gebruikt voor de voeding van het IC. De triac, die wordt gestuurd via pen 2, schakelt de lampen a a n of uit op de nuldoorgangen van d e netspanning.

Dat voorkomt schakelstoringen via het lichtnet o p bijvoorbeeld versterkers. Via pen 6 krijgt het IC informatie over het juiste tijdstip van die nuldoorgangen. Met pen 3 kan de hysteresis worden ingesteld, dat is de maximaal toe te laten afwijking van d e ingestelde temperatuur. In onze schakeling wordt deze mogelijkheid niet gebruikt. R6 is een NTC-weerstand, een weerstand met een negatieve temperatuurkoëfficiënt. De weerstandswaarde wordt lager naarmate de temperatuur stijgt. Samen met R5 vormt de NTC-weerstand een spanningsdeler. De spanning op pen 5 van het IC wordt dus ook lager bij stijgende temperatuur. De buffer in het IC zorgt ervoor, dat d e spanningsde-

voedingswisselspanning

,'

Figuur

f6

interne spanningsverzorging

1. Zo ziet de TDA

er van binnen

netsynchronisatie

»'

V massa (

Figuur

hulpgelijkspanning

2. Het schema

elektronische Foto. Een

nul-detektor

broedmachine

1024

uit. van de

kloek. komfortabele met

draaibare

eierhouder. i' 5

vergel ijk ings- <

kom parator

buffer

spanning

H

L

poortschakeling

" uitgangstra p

"3 0 hysteresis

"2 O uitgang

85725X-1

0—«nc

220 V

0<

TIC 206D

A1 A2G

Q

«TO £É-i

l

Ier niet te zwaar wordt belast. Een tweede spanningsdeler, bestaande uit R3, R4 en P1 is aangesloten o p pen 4 van het IC. Als de potmeter eenmaal is ingesteld, blijft die spanning verder konstant. De komparator vergelijkt d e spanningen o p pen 4 en pen 5. Zolang d e spanning o p pen 5 hoger is, geeft d e uitgang van het IC iedere 10 ms een impuls af a a n d e triac, die daardoor ontsteekt: d e lampen "branden". De temperatuur stijgt daardoor, totdat d e spanning o p pen 5 lager wordt d a n die o p pen 4; d a n blijven d e impulsen achterwege. Welke temperatuur overeenkomt met welke stand van d e potmeter, kan het beste proefondervindelijk worden n a g e g a a n met behulp van een thermoelex — 2-25

Figuur 3. Dit diagram laat zien hoe bij verschillende NTC's de weerstand afhankelijk is van de temperatuur.

meter. Het diagram van figuur 3 laat zien, hoe de weerstandswaarden van verschillende NTC's veranderen bij verschillende temperaturen. De door ons gebruikte NTC van 22 kQ heeft die waarde alleen bij 25°C; bij een temperatuur van 45 °C is de waarde nog slechts ongeveer 8 kQ.

3 NTC -wee rstan d als funktie van Je te mper atuu r

Figuur 4. De print met de elektronica van de elektronische kloek. De pootjes van de triac moeten voorzichtig wat worden bijgebogen. Let daarbij op de polariteit!

Q 'i

10'

,i

— 10*

— V 10'

5^~

5;"V v V 10'

105

1

—N

V

S\\ \ 's S \ Xti N \ V 55 S. Sr-s^V \- S s ^ 5 \X N V \ N s. Vs v N,^ !— \ V X ^sv ^ ^ ^ s^s ;^~ V

\, \ .P' isz \ \ V Bk ^ C ^ r - \ ^7 \ s V s S, ^ V v^ v ^ 10 ^ s "S s vs ^ V \ S ^ V ^ ^ X *^10

22k

^

—

— • »

•

is—

>

"""N,

J

,*>-

Eïa *__

^

^

^^

^C;

10'

3

-40

-20

0

2025

s

^;

^O"! ^ 3 *-.

k*sc

2

-60

sJ%

S =J

s

k

^k

^

sX

Montage

—

4045

.

60

80

100

120 °C

»-T 85725X-3

La 2

Onderdelenlijst R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

= = = = = = =

220 kQ 15 k S / 2 W 8,2 kQ 3,9 kS 22 kS NTC, 22 kS 100 Q

P1 = 5 kQ, potmeter, lineair met nylon as C1 = 100 nF C2

=

220MF/16

V

D1 = 1N4007 Tril = TIC 206D IC1 = TDA 1024 Diversen: F1 = zekering 250 mA, traag S I = dubbelpolige netschakelaar 1 kleine Elex-print netsnoer met steker 2 gloeilampen, 40 watt, met fittingen Geschatte bouwkosten zonder lampen en fittingen: ca. f 3 0 , -

2-26 — elex

Kg)

opio

Omdat deze schakeling rechtstreeks met het lichtnet is verbonden, is een aantal veiligheidsmaatregelen absoluut noodzakelijk. Het printje moet beslist worden ingebouwd in een gesloten kunststof-behuizing; de potmeter moet een nylon as hebben. Alle aansluitingen moeten zo worden gemaakt dat spanningsvoerende delen niet kunnen worden aangeraakt. Test de schakeling pas als zij is ingebouwd. R2 moet een vermogen van 2 watt kunnen verwerken. Om oververhitting van de printplaat te voorkomen, kan deze weerstand beter niet strak tegen de print a a n worden gemonteerd; laat hem er een paar millimeter boven "zweven". De NTC moet op een geschikte plaats in d e te verwarmen ruimte worden gemonteerd; vervolgens wordt hij met lange aansluitdraden verbonden met de print. Wie niet van knutselen houdt, kan als "broedkast" gewoon een stevige kartonnen doos gebruiken. Een d u b b e l w a n d i g e houten kast, voorzien van isolatiemateriaal en een ruitje voor de inkijk is natuurlijk mooier. Het aantal en het vermogen van de lampen is afhankelijk van d e grootte van de kast en de gewenste temperatuur. Voor een g o e d e cirkulatie van de verwarmde lucht is het beter als d e gloeilampen niet helemaal bovenin de kast worden gemonteerd.

belbeantwoorder elektronisch gemak dient de moderne mens Woont u in een flat? Moet u meer dan pak beet 20 meter lopen om de voordeur open te doen? Is er in het huis waar u woont, geen interkom aanwezig? Weet u wat in de digitale techniek een EN-schakeling is? Kunt u bovenstaande vragen allemaal met "ja" beantwoorden? In dat geval staat er op de "uitgang" van deze EN-schakeling-inwoorden ook een "ja". Ja voor de goedkoopste en eenvoudigste interkominstallatie die men zich maar kan voorstellen. Zonet hebt u o p "logische" wijze vastgesteld dat u beslist een belbeantwoorder nodig hebt (toegegeven: "interkom" is wel een erg "luxe" omschrijving voor vijf dioden en een weerstand. . .). U kunt zich er nu van overtuigen hoe simpel het is om die paar onderdeeltjes in de belknop bij de huisdeur in te bouwen (figuren 1 en 2). Daarnaast is er nog een drukknopje nodig, dat in de buurt van de bel zelf moet worden gemonteerd. Met die knop kan een terugmelding worden gegeven

de beltrafo wordt gelijkgericht, en langs twee verschillende "wegen" door de schakeling kan vloeien (figuur 3). Als er o p de belknop bij de deur wordt gedrukt, wordt de stroomkring D1-bel-D2 gesloten. Door vervolgens op de antwoordknop te drukken, wordt de tweede stroomkring (D3-D4-R1-D5) gesloten: de LED zal oplichten.

Bouw

naar de deur (of beter: naar de persoon die voor de deur staat te wachten nadat hij heeft aangebeld) die zoveel kan betekenen als: ik ben thuis en kom eraan om open te doen, maar heb nog even geduld. Die terugmelding kan natuurlijk ook allerlei andere dingen betekenen: met vrienden en kennissen kan een soort kode

worden afgesproken — de aanbeller kan immers door middel van de bel "antwoord" geven!

Hoe werkt het? Oplettende Elex-lezers hebben het geheim al lang door: de dioden zijn namelijk zo geschakeld, dat de wisselstroom van

De figuren 1 en 2 tonen hoe de diverse onderdelen in de belknop kunnen worden gemonteerd. De inbouw vormt ook geen probleem in knoppen met een (verlicht) naamplaatje. D2 en D3 worden in de bel ondergebracht. Voor de verbinding tussen bel en antwoordknop gebruiken we gewoon schelledraad. U merkt het al: de opbouw van de "belbeantwoorder" is niet meer dan een fluitje van een cent, terwijl de onderdelenkosten zo mogelijk nog lager zijn. Dus snel a a n de slag flatbewoners, want de praktische voordelen zijn niet te versmaden!

woning

Onderdelenlijst

'~7 bel V M " D l . . .D4 = 1N4001 D5 = LED R1 = 680 Q

bestaande leiding

Figuur 1. Belknop terugmelding.

bovendien: 1 druktoets (belknop) maakkontakt schelledraad

met

LED

Figuur 2. De paar onderdelen kunnen ook gemakkelijk in een knop met een naamplaatje worden ondergebracht.

onderdelenkosten: waarschijnlijk nog geen gulden. !

J

Figuur 3. De dioden zijn zo geschakeld, dat de wisselstroom wordt gelijkgericht en op twee manieren door de schakeling kan vloeien. elex -

2-27

Aan het prille begin van de "karrière" van de meeste hobby-elektronici stond meestal een oude radio of TV. Toestellen die, door leken smadelijk miskend, als grofvuil aan de kant van de weg werden gezet. Vooral de jongeren onder ons vullen hun onderdelenvoorraad ook tegenwoordig nog aan met gebruikt materiaal. Is dat slopen eigenlijk nog wel de moeite waard?

Om dit nu eens "aan den lijve te ondervinden", hebben wij zelf een oude TV uit het midden van de jaren zeventig onder handen genomen. Toestellen uit deze tijd zijn ideaal voor ons doel: Aan de ene kant werd toen al volop gebruik gemaakt van transistoren, waardoor het materiaal nog enigszins "up-to-date" is en meestal niet beschadigd door oververhitting, a a n de andere kant werd toen nog niet zo veel gewerkt met IC's. 2-28 - elex

De buit van onze "slooptocht" was aanzienlijk: ca. 70 kondensatoren en eiko's, een twaalftal vermogensweerstanden — d e gewone weerstanden hebben wij niet uitgebouwd —, 20 dioden waaronder 3-A-typen, zenerd i o d e n en kapaciteitsdioden (varicaps), een dozijn kleinsignaaltransistoren en diverse andere komponenten. Het pronkstuk van onze "kollektie" was evenwel de nettrafo (2 x 33 V en 1 x 7 V, c a . 80 W) met a a n g e b o u w d

koellichaam: d e ideale basis voor een versterkerof laboratoriumvoeding. Alvorens men begint te slopen, eerst nog twee tips. Lees eerst het hele artikel grondig door, vooral d e tekst in het kader! Bovendien kan men door eens wat nauwkeuriger te kijken veel nuttige onderdelen herkennen (voordat ze gesloopt worden): wij ontdekten bijvoorbeeld dat de HF-versterker zich bevond op een insteekprint. Met één greep is men zo d e trotse bezitter

van een komplete IC-HFversterker voor gebruik in bijvoorbeeld een laboratoriummonitor. Potmeters voor de volumeregeling en luidsprekers horen eigenlijk thuis in de vuilnisemmer: voortdurend mechanisch belaste komponenten zijn vaak het snelst versleten.

Wat is

bruikbaar?

Kort maar krachtig: Alleen onderdelen waarvan u ze-

ker bent dat ze funktioneren. Komponenten die men niet herkent, omdat het opschrift onleesbaar is of bestaat uit kodes van de fabrikant, moeten worden weggegooid. Dat geldt ook voor komponenten die "aangebrand", geroest of o p een andere manier beschadigd zijn. Ga bij het uitkiezen niet al te krenterig te werk en neem geen risiko's. Daarmee voorkomt men later ellende met schakelingen die niet funktioneren, omdat komponenten gebruikt werden van twijfelachtige kwaliteit. Daarom is het trouwens ook verstandig "oude" komponenten altijd eerst te testen: weerstanden met een multimeter, kondensatoren en halfgeleiders met daartoe geschikte meetapparatuur. In het verleden hebben wij voor dit doel enkele apparaten gepubliceerd. Belangrijk of niet of de gegevens kloppen tot o p drie plaatsen achter de komma, maar wél of de komponenten funktioneren en dat de waarden voldoend e overeenkomen met het opschrift: afwijkingen van 10% of soms zelfs 20% vormen nog geen reden tot

ongerustheid. Wanneer echter, zoals in ons geval, een kondensator van 470 nF nog maar een waarde van 180 nF heeft, is er toch echt iets niet in orde. De "verdachte" krijgt in zo'n geval liever niet het voordeel van d e twijfel. "Iets" in het toestel moet wel stuk zijn, anders h a d het toestel niet bij het grofvuil gestaan!

g a a n ; met spanningen in het kV-bereik valt echt niet te spotten! HF-freaks loopt het water natuurlijk al in d e mond bij het zien van tuner en middenfrekwentgedeelte, waarin het wemelt van HFtransistoren, keramische kondensatoren en kapaciteitsdioden. Jammer genoeg is het opschrift o p deze kleine komponentjes vaak niet te lezen of te begrijpen.

materiaal

Foto 1. Hier was het slopen zeker de moeite waard; een nettrafo, minstens 80 W, samen met zekering, schakelaar en netkabel. Het aan de trafo bevestigde koellichaam verwerkt wel zo'n 50 W. Trafo en koellichaam vormen samen een solide basis voor een laboratoriumvoeding. Een van de powertransistoren bleek een BU109, een hoogspanningstype dat bestand is tegen 330 V en stromen tot 5 A kan leveren.

Was het

de

moeite

waard?

ExperimenteerHoewel een paar dingen niet te gebruiken zijn in d e "normale" hobbyelektronica, passen ze wel in d e kategorie "experimenten". Zoals de lijntrafo bijvoorbeeld; d e ferrietkern daarvan bestaat uit relatief hoogwaardig materiaal, dat geschikt is voor d e overdracht van hoge frekwenties — dus ideaal voor bijv. spanningsomvormers. Mogelijk zijn deze kernen zelfs geschikt voor HF-doeleinden, zoals het aanpassen van antennes van zendamateurs (impedantieomvormers, symmetrie-aanpassing). Met de hoogspanningswikkeling moet men evenwel voorzichtig om-

de print. Om ervoor te zorgen dat de litze optimaal funktioneert, drukt men ze zachtjes met d e soldeerbout o p het soldeeroogje. Zelfs IC's kunnen zo verwijderd worden. Bij TV's is dat echter niet lonend, omdat d e IC's hierin vaak alleen maar speciale TV-funkties hebben.

Lossolderen .. .is een kunst op zich. Hoewel d e moderne elektronica-komponenten niet meer dermate hittegevoelig zijn dat men zich bij i^as/solderen zorgen moet maken, is het verstandig om bij het /assolderen toch niet te lang te "braden". Gebruik geen geweld, ook als het niet meteen lukt. Hoewel een tinzuiger een handig stuk gereedschap is, werkt soldeerlitze echter nog prettiger; hiermee kan men de soldeertin praktisch helemaal van de soldeerspots of de soldeerlippen verwijderen en d a a r n a vallen d e komponenten zowat vanzelf uit

Onze konklusie was, dat in zo'n oude televisie nog veel bruikbaar materiaal zit. Gemakkelijk verdiend geld, wanneer men het materiaal lossoldeert met kennis van zaken. Of het altijd loont, is van persoon tot persoon verschillend. Mensen met weinig tijd en een voorliefde voor nieuwe komponenten, zullen weinig pret beleven a a n het slopen van afgedankte toestellen. Voor hobbyisten met een beperkt budget zijn deze apparaten echter kleine goudmijntjes.

Foto 2. Twee tot drie ampère moeten de gelijkrichtdioden uit de voeding kunnen verdragen. De ferrietkraaltjes op de aansluitingen onderdrukken storingen die ontstaan bij het gelijkrichten. Ze zijn ook te gebruiken om hoogfrekwent-storingen op leidingen te onderdrukken. Het "monteren" van de kraaltjes is eenvoudig: ze worden gewoon over de draad geschoven. elex -

2-29

Foto 7. Een buitenkansje: de audio-eindversterkerprint kon eenvoudig verwijderd worden en is gereed voor verder gebruik. Alleen de uitgangselko bevond zich op de hoofdprint.

Foto 3. Deze soort trans/storen van een gemiddeld vermogen is niet zo bijzonder waardevol. Wèl van waarde zijn de "printk/are", voor de transistoren op maat gemaakte koe/lichamen, die moeilijk te verkrijgen zijn.

Foto 4. Intakte lijntrafo's zijn geschikt voor hoogspanningsexperimenten. Ook defekte exemplaren zijn vaak nog te gebruiken, bijvoorbeeld voor smoorspoelen met een hoge ze/finduktie of voor trafo's. Het kernmateriaal is geschikt voor hoogfrekwent-toepassingen.

Foto 8. Echt iets voor HF-freaks: VHF-transistoren, kapaciteitsdioden en keramische kondensatoren zoveel men wil — helaas laat het opschrift te wensen over.

Foto 5. Dit soort magneten is te vinden aan de hals van de beeldbuis of aan spoelen van de afbuigeenheid. Zij zijn sterk en hechten goed op metalen "prikborden".

Foto 9. Een rijke buit aan kleine komponenten. Dit hoopje heeft een nieuwwaarde die rond de zestig gulden ligt. De gewone weerstanden hebben wij niet verwijderd. Het kontroleren van de komponenten is echter een absolute "must".

Foto 6. Ook de ringkern van de afbuigspoel is gemaakt van ferriet. Deze werd gebruikt om een voedingskabel te ontstoren.

Foto 10. Deze vermogensweerstanden met "printk/are" bevestiging zijn bijna niet te krijgen in de winkel. De soldeerpunten aan de bovenkant smelten automatisch bij overbelasting.

2-30 - elex

Alvorens u begint te slopen, is het verstandig het volgende goed door te lezen! Pas op voor mechanische beschadiging van de beeldbuis! In d e beeldbuis heerst een sterk vacuüm, waardoor deze bij beschadiging kan imploderen. Voordat men als een patholoog-anatoom d e TV g a a t ontleden, dient de beeldbuis uit veiligheidsoverwegingen ontladen te worden. Achterop de beeldbuis (in het toestel) bevindt zich de zogenaamde anode-aansluiting, waarop een gevaarlijke spanning staat (indien d e beeldbuis nog niet ontladen is). De anodeaansluiting is te herkennen a a n de (hoogspan-

ningskabel die a a n het einde voorzien is van een kunststof beschermingskapje dat in een uitsparing in de beeldbuis is gedrukt. Ter verduidelijking: De (hoogspannings)kabel is dus niet bevestigd a a n d e voet van d e beeldbuis (het uitstekende deel

waar meerdere draden naar toe leiden). Het ontladen van d e beeldbuis g a a t als volgt: Verbind een weerstandje van 100 kQ a a n één zijde stevig met het chassis (het metalen frame waarop d e printplaten van d e TV gemonteerd zijn) en

sluit o p het andere uiteinde van deze weerstand een g o e d geisoleerde d r a a d met meetpen a a n — bijvoorbeeld een aansluitsnoer van een multimeter. Steek daarna het geleidende uiteinde van d e meetpen achter het kunststof beschermingskapje en probeer daar de metalen konnektor a a n te raken. Hou de verbinding enige tijd (bijv. een halve minuut) in stand, waardoor u ervan verzekerd bent dat d e beeldbuis geheel ontladen is. Trek vervolgens de anode-aansluiting uit d e beeldbuis. Zoek het gevaar niet o p en raak voor alle zekerheid toch maar het anode-gat in de beeldbuis niet a a n !

kontinue fietsverlichting Het is in deze tijd van het jaar niet ongebruikelijk dat het vroeg donker wordt. Dat dit voor die toch al kwetsbare groep verkeersdeelnemers, de fietsers, een extra risico betekent, zal voor iedereen duidelijk zijn. Hoog tijd dus om daar eens wat aan te doen, dachten wij zo. . .

U kent dat ook vast wel. Een donkere februariavond, een gure noordenwind, en tot overmaat van ramp g a a t er ook nog wat natte sneeuw vallen. Heerlijk als je daar met de fiets doorheen moet! Een slechte zaak ook voor de verkeersveiligheid, want bij

sneeuwerig weer beginnen de meeste dynamo's doorgaans een luidruchtig slipnummer op te voeren, zodat de fietsverlichting ongeveer de helderheid heeft van een gloeiende spijker. Trouwens, als je stopt heb je helemaal geen licht en dat geeft op

een donker weggetje nou niet b e p a a l d een veilig gevoel. . . De kontinue fietsverlichting die we hier zullen beschrijven geeft in d e meest letterlijke zin verlichting bij nachtelijke escapades op het stalen ros. De verlichting van de fiets

blijft met konstante helderheid branden, ook als u langzaam rijdt of zelfs stilstaat. Vijf nicad-cellen bevatten voldoende energie om voor- en achterlicht een uur lang a a n één stuk te laten branden, zonder dat de dynamo wordt gebruikt. Het geheel elex - 2-31

1N4001

r^

Figuur 1. Een beltrafo is alles wat er nodig is om de akku's te laden. De wisse/spanning wordt door een diode gelijkgericht. De voorweerstand van 68 Q begrenst de laadstroom tot een voor de akku's veilige waarde.

-^—r

©

1W

5x l nicad-akku | penlight

koplamp

0

6V

500 mA

"RSou

achterlicht

0

Figuur 2. Alle onderdelen klusief de akku's worden de koplamp ingebouwd.

inin

6V 50 mA

0 ~a—*•

1N4001 83775X

laadaansluiting 8-V-wissel spanning

van beltrafo

is niet duur, eenvoudig te bouwen en levert een flinke bijdrage a a n de verkeersveiligheid.

De

schakeling

De schakeling bevat, naast vijf nicad-akku's, slechts zes andere onderdelen en kan daarom ook door de beginnende elektronica-hobbyist gemakkelijk worden nagebouwd; de kans dat het geheel niet meteen zal werken mogen we gerust nihil noemen (figuur 1). Als d e schakelaar in stand A wordt gezet, werkt alles o p d e gewone manier. De fietsverlichting brandt als d e dynamo is ingeschakeld. Door stevig op de 2-32 -

elex

trappers te g a a n staan, worden de akku's onder het rijden o p g e l a d e n , omdat er door de diode een laadstroom loopt. Met de schakelaar in stand B werkt de verlichting op de akku, met uitgeschakelde dynamo ongeveer een uur lang (als de akku tenminste helemaal vol was). Als we met de schakelaar in deze stand d e dynamo óók nog gebruiken, komen we natuurlijk veel langer toe met één lading. 's Nachts moet d e fiets weer worden o p g e l a d e n ; een beltrafo die een wisselspanning van zo'n 8 V levert, is voldoende om de "tank" (lees: akku's) te vullen. De diode a a n de ene

laadklem richt d e wisselspanning gelijk, de elko van 100 y£ zorgt voor d e afvlakking, en de weerstand van 68 Q voorkomt dat d e laadstroom te hoog wordt.

Inbouw Nadat d e koplamp is gedemonteerd (daarmee bedoelen we dus niet: slopen), moet eerst worden geprobeerd of de akku's daarin passen. Zo niet, dan moet er een paar gulden worden geïnvesteerd in een grotere lamp (geeft trouwens ook meer licht). Om het geheel waterdicht te houden, worden a a n d e onderkant twee gaatjes

geboord, met een vijl van braam ontdaan, waarna d e schakelaar en d e laadaansluiting (chassisdeel voor 2,5 of 3,5 mm jack) gemonteerd kunnen worden. Het is het beste om de akku's in schuimrubber te verpakken, zodat er geen irritant gerammel kan ontstaan. De laadtijd van de akku's m a g niet langer zijn d a n ongeveer 12 uur, anders worden de akku's overladen, waardoor ze beschad i g d kunnen raken. Dus niet een heel weekend lang blijven laden! (Zie hierover ook het artikel "Universele nicad-lader" in het nummer van mei '85).

kakelgenerator

Elektronisch opgewekte geluiden zijn niets nieuws. We zijn allang gewend aan de min of meer welluidende klanken die worden voortgebracht door muzikale wenskaarten, elektronische orgels, synthesizers en computers, om er maar een paar te noemen. De hieronder beschreven schakeling produceert een reeks geluiden die vrijwel niet van het gekakel van een echte scharrelkip te onderscheiden zijn.

Misschien vraagt iemand zich nu af of een dergelijke schakeling enig praktisch nut heeft. Er zijn inderdaad een flink aantal toepassingen voor te bedenken. Het meest voor

de hand ligt natuurlijk de kombinatie met een timerschakeling; dat resulteert dan in een bijzonder originele eierwekker. Maar ook stadsbewoners met heimwee naar een meer na-

tuurlijke manier van leven kunnen nu worden geholpen. Een stuk of vijf van deze schakelingen, o p diverse plaatsen in de tuin of op het balkon verstopt, scheppen een ongeëve-

Figuur 1. De schakeling van de kakelgenerator. Tl is een normale transistor; alleen het schemasymbool is aan het onderwerp aangepast.

H220k|-

R2

R3

elex — 2-33

Figuur 2. In dit impulsdiagram zien we, welke signalen de drie oscillatoren leveren. Figuur 3. Vooral vanwege de grote eiko's moeten we voor deze schakeling een dubbele Elex-print gebruiken.

naard landelijk geluidsdecor. . .

De

oscillatoren

Het schema (figuur 1) ziet er op het eerste gezicht nogal ingewikkeld uit. Dat komt doordat we maar liefst drie oscillatoren nod i g hebben, die ieder voor zich zijn o p g e b o u w d uit twee inverterende buffers en een aantal weerstanden en kondensatoren. De buffers N1 tot en met N6 zijn allemaal in één IC ondergebracht. Dat werkt kostenbesparend, maar het printontwerp wordt er wel wat moeilijker door. Gelukkig hebben wij dat al voor u gemaakt. De eerste oscillator (N1, N2 en de omliggende komponenten, links in het schema) levert een blokgolfsignaal met een lage frekwentie; de golfvorm ervan is in figuur 2a afgebeeld. Helemaal rechthoekig is het signaal niet; dat wordt veroorzaakt door de kondensator C l Deze eerste oscillator bepaalt niet alleen de lengte van de kakelcyclussen, maar ook de lengte van d e pauzes ertussen. Zo'n cyclus bestaat uit vijf kakels van verschillende lengte. De tweede oscillator (N3, N4 en omgeving) levert de omhullenden voor het signaal van d e laatste oscillator (figuur 2b). Een omhullende is, zo2-34

elex

als de naam al zegt, een kurve die een aantal kortere impulsen omsluit. Deze korte impulsen vormen het eigenlijke geluid, de omhullende bepaalt de duur en de geluidssterkte ervan. De laatste oscillator (N5 en N6) wekt het hoorbare geluid op.

Wat gebeurt er verder? Het signaal van d e laatste oscillator kan o p verschillende manieren worden

beïnvloed. Ten eerste kan de geluidssterkte worden ingesteld met behulp van PI Om het geluid op dat van een echte kip te laten lijken, moeten er eerst vier korte kakels worden geproduceerd en daarna een lange waarvan de toonhoogte stijgt. Dat wordt bereikt door de koppeling van de beide eerste oscillatoren via een RC-netwerk, dat bestaat uit R4, R8, R10, C3, C4 en D2 tot en met D4. Ook de klank van het gekakel kan

worden gevarieerd; daarvoor hoeft alleen de waard e van C7 te worden veranderd. Maar dat kan iedereen zelf uitproberen. Doordat de spanning a a n R4 groter of kleiner kan zijn dan de spanning a a n R10, zouden we inplaats van C3/C4 eigenlijk een foliekondensator moeten gebruiken. Eiko's hebben namelijk een plus en een min en die mogen niet worden verwisseld! Omdat een foliekondensator van 470 fjf ongeveer evenveel ruimte zou innemen als een kip in een legbatterij, hebben we een goedkopere en meer praktische oplossing gezocht. Met C3, C4, D2 en D3 bootsen we een bipolaire elko na: een elektrolytische kondensator zonder polariteit. Als bijvoorbeeld de spanning a a n R4 hoger is d a n die aan R10, spert D2 en C3 wordt geladen. In het omgekeerde geval wordt C4 geladen. D4 is er om te verhinderen, dat de spanning over R4 negatief wordt. Tenslotte komt het signaal bij T1 aan. Daar wordt het versterkt en via de luidspreker hoorbaar gemaakt.

Montage Omdat er een flinke hoeveelheid komponenten moet worden gemonteerd, zullen we deze keer een i grote Elex-print moeten

Onderdelenlijst R1,R2,R14 = 220 kS R3. . .R8.R10 = 1 M S R9 = 2,2 M S R11.R12 = 820 kS R13 = 10 kS R15 = 220 S P1 = instelpotmeter 100 kS C1 = 1,5 (jF C2.C6 = 1 M F C3,C4 = 470/iF/10 V C5 = 150 nF C7 = 1 nF C8 = 22 nF C9 = 1 0 / i / 1 0 V C10 = 220/(F/10 V D 1 . ..D3,D5 = 1N4148 D4 = AA119 T1 = BC547 IC1 = 4049

Figuur 4. Bij het monteren van de onderdelen moet goed worden gelet op de polariteit van de eiko's en de dioden. Ook het IC moet in dezelfde richting staan als op de tekening.

S1 = aan/uit-schakelaar 1 luidspreker 8 S/200 m W 1 Elex-print, 80 x 100 mm 1 batterij 9 volt met aansluitclip Geschatte bouwkosten: ca. f 22,50

gebruiken (figuur 4). Vooral de eiko's nemen veel plaats in. Let wel op de polariteit: ieder voor zich zijn de eiko's beslist niet bipolair! Omdat de stroomopname met 5. . .15 mA zeer gering is, kan een 9-volt-batterij als voeding worden gebruikt. Wie nog een klein netvoedinkje heeft liggen, kan dat natuurlijk ook gebruiken.

Een nogal ongebruikelijke, maar in dit geval wel passende behuizing kan worden gemaakt van een dunne strook aluminium (zie tekening). De knop voorop is de sterkteregelaar. De luidspreker zit in de kop en onderin is een houdertje voor de batterij gemaakt. De print is te breed voor deze behuizing, maar dat is geen

MAIÏKT-INFO Printen maken met de kopieermachine In het artikel over printen maken in Elex van oktober, hebben we het g e h a d over Printfolie 205. In dit artikel hebben we een aantal dingen door elkaar g e h a a l d . Er bestaan namelijk twee verschillende merken, TEC 200 en Printfolie 205. Hoe zit d e vork nu precies in de steel? Tec 200 was de eerste folie die in Nederland verkrijgbaar was. Een vervolg op deze folie is Printfolie 205. Beide fo-

lies worden door verschillende firma's geïmporteerd. De firma Rueb Intertrade uit den Haag is de importeur van TEC 200 en de importeur van Printfolie 205 is d e heer H. Seykens. Voor wie niet meer weet waar de folies voor te gebruiken zijn, zullen we in het kort nog even de mogelijkheden van de folies bespreken. De folies worden gebruikt voor het overnemen van een print-layout uit tijdschriften en boeken. Met behulp van een droogkopieerapparaat wordt de

bezwaar: hij kan in de lengte (over de witte lijn) worden doorgezaagd en vervolgens worden omgevouwen. Een aantal onderdelen (R6, R7, R8, C2 en D4) hebben dan langere aansluitdraden nodig, anders kunnen ze niet "de hoek om". Eventuele door het zagen onderbroken verbindingen moeten met een stukje d r a a d worden

hersteld. Tussen de twee printen moet een stuk stevig papier of dun karton worden aangebracht om kortsluitingen te voorkomen. Met behulp van afstandsbusjes kan het printpakket vervolgens op het aluminium worden vastgeschroefd.

layout overgebracht o p de folie. Op de folie bevindt zich een speciale laag die de toner vasthoudt (toner is het zwarte poeder dat voor het afdrukken zorgt). Door verhitting en druk kunnen we nu de toner als een etsbestendige l a a g overbrengen van de folie op de print. Hiervoor hebben we nodig een strijkbout of een elektrisch kookplaatje en een stevige roller. Bij het materiaal wordt een uitgebreide gebruiksaanwijzing geleverd, maar het verwerken van de folie vereist wel enige ervaring. Wanneer u echter de gebruiksaanwijzing goed op-

volgt, zal na een paar keer oefenen een bevredig e n d resultaat verkregen worden. De folie is niet alleen te gebruiken voor het maken van printen. Ook frontplaten, naamplaten en dergelijke kunnen we er mee maken. Wilt u meer weten over het materiaal, informeer dan even bij uw onderdelenleverancier of bij één van de importeurs. De heer Seykens verzorgt graag demonstraties voor verenigingen van elektronica-liefhebbers of onderdelenmarkten. Zijn telefoonnummer is 076-654438. (X299M) elex — 2-35

mini-synthesizer

In december '86 hebben we ons in Elex beziggehouden met FM-synthese. We gaan nu eens kijken hoe het merendeel van de wat konventionelere synthesizers is opgebouwd. Dat doen we wederom aan de hand van een relatief eenvoudige schakeling: een synthesizer in vestzakformaat, zogezegd. Een opmerking vooraf: bij het doorlezen van dit artikel, zult u merken dat elektronici en musici niet altijd dezelfde taal gebruiken: als de elektronicus denkt a a n spanningen en, frekwenties, spreekt de musicus over tonen en oktaven. In dit verhaal worden beide talen gebruikt; u zult dus nu en dan in gedachten moeten "omschakelen".

r

Als u naar het blokschema kijkt (figuur 1), ziet u wat we bedoelen met de uitdrukking "relatief eenvoudig". Een super-eenvoudige schakeling die toch kompleet is, behoort helaas niet tot de mogelijkheden. In het midden van het blokschema vinden we dë VCO (voltagecontrolled oscillator = spanningsgestuurde oscillator). Een VCO is een os-

1

print 2

1

i

J

L'r=-= __J 2 36 — elex

! Q0 0 , Q2

-o

L

van het hoogste oktaaf opgewekt door 12 afzonderlijke (maar onderling nauwkeurig gestemde) oscillatoren, of door een digitale hoofdoscillator die over 12 toon-uitgangen beschikt. Alle andere (lagere) oktaven worden afgeleid van het hoogste oktaaf door middel van frekwentiedelers. Bij een synthesizer worden de 12-tonige oktaafreeksen

"1

print 1

VCO toonregister

cillator waarvan de frekwentie b e p a a l d wordt door een (gelijk)spanning die op de stuuringang wordt a a n g e b o d e n . De VCO is het hart van de klankopwekking in elke synthesizer, en de aanwezigheid van deze bouwsteen bepaalt ook het verschil tussen een synthesizer en een elektronisch orgel. In een elektronisch orgel worden de 12 tonen

— i

'<

Q3

J •

•

•

naar de versterker mengtrap

Figuur 1. Dit blokschema laat zien uit welke funktieblokken de mini-synthesizer is opgebouwd. Figuur 2. De schakeling bevat drie hoofdfunkties: een toonregister, een VCO/delerkombinatie en een mengtrap.

opgewekt door a a n de VCO 12 verschillende stuurspanningen toe te voeren; vanwege de korrekte stemming moeten deze stuurspanningen onderling in een b e p a a l d e verhouding staan. Zij die het artikel "FM-synthese" (december '86) hebben gelezen, weten intussen dat er ook synthesizers bestaan met meerdere VCO's, maar daar g a a n we hier niet verder o p in. De stuurspanningen voor de VCO kunnen op eenvoudige wijze worden opgewekt met behulp van spanningsdelers. Deze bevinden zich in het tunktieblok dat is a a n g e d u i d met "toon re gister". De stuurspanningen kunnen we instellen op de juiste waarde met behulp van potentiometers. De verschillende uitgangen van het toonregister worden aangetipt met een meetpen, die via een flexibele draad verbonden is met de VCO-ingang. Het uitgangssignaal van

de VCO wordt gesplitst. De ene tak levert de tonen van het hoogste oktaaf, en dit signaal gaat rechtstreeks naar de mengtrap. De andere tak dient als stuursignaal voor een binaire deler. De trappen van de delerketen delen de frekwentie van het ingangssignaal telkens door twee, zodat op elke volgende deleruitgang de toon een oktaaf lager is. Omdat we in deze schakeling alleen de eerste vier deleruitgangen gebruiken, krijgen we vier "suboktaven" (deelfaktoren 2, 4, 8 en 16). Met behulp van de mengtrap kunnen we de suboktaven mengen met de tonen van het hoogste oktaaf, zodat verschillende klankkleuren ("registers") ontstaan; maar we kunnen d e tonen van de vijf oktaven ook afzonderlijk ten gehore brengen. De mengtrap bestaat uit schakelaars en potentiometers. Met de schakelaars kan men de vijf signalen naar keuze kom- I

™

bineren, en met de potentiometers wordt de onderlinge sterkte-verhouding van de gekozen signalen ingesteld.

De schakeling Het volledige schema is afgebeeld in figuur 2. Vanwege de overzichtelijkheid lichten we de werking toe a a n de hand van het blokschema. Het "toonregister" wordt gevormd door P1. . . P14. De VCO bestaat uit A1, A2, R1, R2, R3, P15, C1 en D l De deler is IC2. De mengtrap bestaat uit P16. . .P20 en S2. . .S6. De nog niet genoemde onderdelen hebben speciale funkties die gaandeweg ter sprake zullen komen. R4, R5 en A3 vormen een buffer. De uitgang van de buffer levert een stabiel spanningspotentiaal ter waarde van de halve voedingsspanning. Dit potentiaal dient als "kunstmatige massa" voor A1, A2 en het toonregister. Deze

maatregel maakt een symmetrische voeding (+4,5 V, —4,5 V en massa) overbodig, zodat we de schakeling enkelvoudig kunnen voeden uit een batterij van 9 V. Omdat het stroomverbruik van de schakeling niet meer bedraagt dan enkele mA, gaat d e batterij lange tijd mee. Voor metingen a a n de VCO en a a n het toonregister dient de uitgang van A3 (kunstmatige massa) als referentiepunt! In het toonregister zijn P1. . .P13 parallel geschakeld. De totale weerstand tussen de twee buitenste aansluitingen bedraagt ongeveer 770 Q. P14 wordt ongeveer o p dezelfde waarde ingesteld. De spanningen op de aftakkingen van P1. . .P13 liggen tussen 2,25 en 4,5 V (ten opzichte van de kunstmatige massa). Met behulp van een meetpen en een stuk flexibele, afgeschermde kabel, wordt de spanning van de aangetipte toonregister-uit-

1N4148

¥• \

È. T I I

I 9V

ê 1

—3) •CJ IC1

1ZL_¥ =

100M

rï?)

-HD-O* C2 •*• TlOOn

±1

10 c 16V

LF

Uil

k° 1

elex - 2-37

g a n g toegevoerd aan de VCO-ingang. Via R1 en P15 wordt C1 geladen; de o p a m p A1 houdt de laadstroom van C1 konstant. Hoe groot d e laadstroom is, hangt af van de aangelegde spanning. Het is een kenmerk van opamps, dat het spanningsverschil tussen beide ingangen (+ en —) zeer gering is; bij een ideale opamp, die overigens alleen in theorie bestaat, zou het verschil zelts 0 V zijn. Daarom ligt niet alleen de " + " - i n g a n g (pen 12), maar ook de '—"ingang (pen 13) op het nivo van de kunstmatige massa. Hoewel d e kondensator C1 wordt opgeladen, kan de spanning

a a n d e '—"-ingang niet stijgen. Het gevolg is, dat de uitgangsspanning van A1 daalt: ze wordt "negatief". Als de uitgangsspanning ver g e n o e g g e d a a l d is, zal de uitgang van A2 (pen 8) plotseling omklappen van +4,5 V naar —4,5 V (ten opzichte van de kunstmatige massa). Via de diode D1 wordt C1 nu ontladen, en ook de ontlaadstroom is, dankzij de opamp, konstant. Het gevolg is, dat de uitgang van A1 weer positiever wordt. Zodra de uitgangsspanning van A1 de bovenste schakeldrempel van A2 bereikt, klapt de uitgang van A2 weer om naar +4,5 V C1 wordt nu weer geladen, zodat de

cyclus opnieuw begint. Figuur 3 geeft het spanningsverloop o p de belangrijkste punten van de VCO-schakeling. Het principeschema naast d e grafieken geeft aan, welke die punten zijn. Deze figuur geeft een g o e d inzicht in de samenhang tussen de ingangsspanning en de uitgangsfrekwentie. Een deel van het VCOuitgangssignaal (pen 14) wordt via A4 en Ró naar d e ingang " 1 " van de mengtrap geleid. A4 is geschakeld als buffer; deze maatregel verhindert, dat de uitgang van A1 wordt overbelast. Het uitgangssignaal wordt echter ook toegevoerd

Onderdelenlijst R1 = 68 kQ R2 = 27 kQ R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9, R10 = 100 kQ R11 = 4,7 kQ R12 = 1 MQ P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9, P10,P11,P12,P13 = 10 kQ instelpotentiometers P14 = 1 kQ instelpotentiometer P15 = 50 kQ instelpotentiometer P16,P17,P18,P19,P20 = 1 MQ log. potentiometers C1 = 3,3 nF C2 = 100 nF C3 = 1 0 / J F / 1 6 V C4 = 1 0 0 J J F / 1 6 V D l = 1N4148 IC1 = LM324 IC2 = 4024 S1,S2,S3,S4,S5 = schakelaars, enkelpolig Diversen: 1 Elex-standaardprint formaat 1 1 Elex-standaardprint formaat 2 kastje 9 V-batterij meetpen afgeschermde kabel materiaal voor klavier (zie tekst) chassisdeel voor LF-uitgang (DIN of cinch) Geschatte bouwkosten (exkl. kast): ca. f 55,—

J-O Figuur 3. Deze grafieken tonen het verloop van de verschillende spanningen in de VCO-schakeling. Het is duidelijk te zien, dat de uitgangsfrekwentie afhankelijk is van de ingangsspanning. AO

• ••••••wyir—

k I Kg SSi 2-38 — elex

Figuur 4. De VCO/deler-kombinatie op een standaardprint van het formaat 1. Figuur 5. Het toonregister wordt gemonteerd op een tweede print (formaat 2).

Figuur 6. Op dit "klavier" zijn de toetsen geplaatst zoals bij toetsinstrumenten gebruikelijk is. Cis

Dis

Fis

Gis

Ais

Figuur 7, Zo worden de "toetsen" van het klavier verbonden met de toonregisterprint.

C

D

E

F

a a n de klokingang van de deler IC2. Op de deleruitgangen verschijnen rechthoeksignalen, waarvan de frekwenties zich als volgt verhouden tot de VCO-frekwentie: op Qo de helft, Qi een kwart, o p Q2 een achtste en op Q3 eenzestiende. Via R7. . .R10 Pelanden deze signalen op de ingangen "2. . .5" van de mengtrap. Door middel van de oktaaf-keuzeschakelaars wordt b e p a a l d , welke oktaven men wil laten klinken. De standen van P16. . .P20 bepalen de onderlinge sterkteverhouding tussen de oktaven. De weerstanden R6. . . R10 zorgen dat er altijd een bepaalde, minimale weerstand aanwezig is, ook als men de weerstand van de potentiometers tot nul reduceert. De uitgang van de mengtrap wordt verbonden met een LF-versterker, via R11, C2 en C3. Deze komponenten verbeteren bovendien de klank, omdat ze funktioneren als een laagdoorlaatfilter. Onze universele luidspreker-eenheid is voor de weergave uitstekend geschikt, maar u kunt natuurlijk ook een andere eindtrap gebruiken.

Opbouw Figuur 4 toont hoe de VCO en de deler gemonteerd worden op een standaardprint van het tormaat 1,

G

A

B

C

'

Voor het toonregister is een afzonderlijke print nod i g (formaat 2); de onderdelenopstelling van deze print vindt u in figuur 5. De aanraak-pen wordt via een stukje afgeschermde kabel verbonden met punt 7 van de VCO-print. De afscherming wordt verbonden met de massa-aansluiting van deze print. De onderdelen van de mengtrap worden in de kastwand gemonteerd en volgens het schema bedraad. De aftakkingen van het toonregister worden door het bovendeksel van de kast gevoerd, en met een geleidende verbinding a a n de kontakten van het "klavier" bevestigd. Het klavier maakt men uit stroken blik. Nadat deze op maat gesneden zijn, worden ze op het deksel geschroefd of gelijmd. Handige knutselaars kunnen het klavier de vorm van "echte" toetsen geven. Voor dit doel wordt een stuk stevig karton beplakt met aluminiumfolie, en uitgesneden volgens het patroon dat in figuur 6 getekend is. Daarna lijmt men de toetsen op het deksel. Het is helaas niet mogelijk, de "zwarte toetsen" ook werkelijk zwart te schilderen, want dan geleiden ze niet meer. Nu moet men de 13 toetsen nog verbinden met de bijbehorende aftakkingen van het toonregister (print 2). De methode die in fi-

guur 7 getekend is, garandeert een betrouwbare, geleidende verbinding. Klaar!

Afregeling Hoezo klaar? Nog niet half! Het elektronica-werk m a g dan afgerond zijn, maar nu moeten we onze schakeling nog enige muzikaliteit bijbrengen. De mini-synthesizer wordt gestemd door de hoogte van de tonen te vergelijken met die van een g o e d gestemd instrument, bijvoorbeeld een piano, een gitaar of desnoods een fluit. Dat gaat als volgt: - S 2 sluiten, S3. . .S6 blijven open; — P13 bijna tegen de bovenste aanslag draaien; — P1 bijna tegen de onderste aanslag draaien (laagste spanning); — S1 sluiten (voedingsspanning) en de versterker inschakelen; — P14 zo afregelen, dat de interval tussen de hoogste en de laagste toon ongeveer een oktaaf bedraagt (zonodig nastel!en met P13) — Draai nu a a n P15 tot de laagste toon overeenkomt met de "C" van het vergelijkingsinstrument (zonodig de waarde van C1 iets wijzigen); — P2. . .P12 zo instellen, dat de tonen C. . .B dezelfde hoogte hebben als de overeenkomstige notenreeks op het vergelij-

kingsinstrument. Het kan voorkomen, dat na deze globale afregeling de stemming nog niet geheel juist is. Omdat de instelpotentiometers elkaar onderling kunnen beïnvloeden, moet alles nogmaals gekontroleerd en zonodig bijgestemd worden. En begint nu de grote pret: S3. . .S6 kunnen naar keuze worden gesloten, en de klankkleur wordt bijgeregeld met de potentiometers P16. . .P20. Wie niet tevreden is met de weergave via de universele luidspreker-eenheid, kan de schakeling aansluiten op een krachtige hifi-installatie. Als men gebruik maakt van het deler-IC, moet de VCO-frekwentie tamelijk hoog zijn, omdat anders het laagste oktaaf niet meer als toon waarneembaar is. IC2 kan echter worden weggelaten (de mogelijkheid van schakelbare registers vervalt dan). In dat geval is uitsluitend het hoogste oktaaf te horen, dat met S2 wordt ingeschakeld. Voor het spelen van melodieën is dit oktaaf echter te hoog, zodat een lagere oscillatorfrekwentie gewenst is. U kunt dan C1 vervangen door een kondensator van 22 n.

elex -

2-39

Hoewel in de modelspoorwegwereld ook de rampen op aanmerkelijk kleinere schaal plaatsvinden dan in werkelijkheid, is een goede beveiliging van het trajekt toch een belangrijke zaak. Niet alleen omdat de realiteit zo nauwkeurig mogelijk dient te worden benaderd, maar ook omdat schade aan het vaak kostbare materiaal maar beter voorkomen kan worden. Vandaar deze schakeling die met behulp van LED's duidelijk laat zien welke stand een wissel inneemt. De last van d e immense verantwoording die op de schouders drukt van de verkeersleider (dat bent u!), wordt zwaarder naarmate de toestand op de b a a n minder overzichtelijk is. Vooral van wat verderweg gelegen wissels is het op het oog moeilijk te beoordelen, hoe ze staan. Een snelle ingreep op het laatste moment kan een katastrofe voorkomen, ot er juist d e oorzaak van zijn 2-40 — elex

dat d e trein ontspoort of op een tegenligger inrijdt. En dan zijn er nog mensen die beweren dat dit een ontspannende hobby is! Gelukkig kan een vrij simpele elektronische schakeling a a n dit soort stresssituaties een einde maken. Voorwaarde is wel dat d e wissel is voorzien van een uitschakelkontakt, dat de spoelen na het omzetten van de wissel stroomloos maakt. In fi-

guur 1 zien we de elektrische schakeling van zo'n wissel. L1 en L2 zijn elektromagneten, de schakelaars E1 en E2 worden door de wissel zelf bediend. Met de schakelaar S (dat kunnen ook twee drukknoppen zijn) wordt de wissel omgezet. In de getekende stand was L2 het laatst bekrachtigd. Daardoor verschoven de wisseltongen; op het moment dat die hun eindstand bereikten,

werd schakelaar E2 geopend en E1 gesloten. De volgende keer dat S wordt omgeschakeld, zal M dus worden bekrachtigd. De wissel gaat dan de andere kant op en opent op het laatste moment E l Tegelijkertijd wordt E2 gesloten. De schakeling (figuur 2) maakt gebruik van het feit dat in figuur 1 de "onderkant" van E1 öf die van E2 is verbonden met d e rij-

Figuur 1. De principeschakeling van een elektrisch bediende wissel. Figuur 2. Voor weinig geld veel veiligheid: een belangrijk pluspunt van de optische wisselstandindikatie.

2 . . . 16 V

Figuur 3. Het printontwerp is zo gemaakt, dat een kleine Elex-print plaats biedt aan twee schakelingen.

Onderdelenlijst

ó 1 2 . . . 16 V si

m

OV

Di

"^ÜED-M1N4148 S2

R2

?

R1,R2 R3.R4 C1 = D1.D2 D3 = D4,D5 D6,D7 T1,T2

= 15 kQ = 220 Q 10 ^F/25 V = 1N4148 1N4001 = LED rood = LED groen = BC547A of BC547B

S1,S2 = druktoetsschakelaar 1 x aan 1 Elex-print, formaat 1 8 soldeerpennen (1,2 mm 0 ) Geschatte bouwkosten: ca. f 1 0 , -

O?

1N4148

T1,T2 = BC547B

spanning. Of dat een gelijkspanning of een wisselspanning is, doet niet terzake: de ingangen van de schakeling zijn voorzien van gelijkrichters (D1 en D2). De twee transistoren worden gebruikt als elektronische schakelaars. In de situatie zoals die in het schema is getekend, komt de spanning via de linker spoel terecht o p d e basis van T2, die daardoor opengestuurd wordt. De kollektorstroom loopt door d e LED's D6 en D7, die dan oplichten. Het zal wel duidelijk zijn dat na het omzetten van de wissel T2 spert en T1 g a a t geleiden. Waarom, vraagt iemand zich nu misschien af, sluiten we de LED's niet meteen aan tussen E1/E2 en massa? Daarvoor is een heel eenvoudige reden: de stroom door de LED's is vrij groot en het zou dus kunnen gebeuren dat daardoor een elektromag-

neet enigszins wordt bekrachtigd. Dat kan tot vervelende storingen leiden. De basisstroom van de transistor is vele malen kleiner d a n de stroom door de LED's en vormt dus geen enkel probleem. Voor iedere wisselstand zijn er twee LED's. Een stel (bijvoorbeeld D4 en D6) kan worden gemonteerd o p het schakelbord, samen met de omschakelaar S of twee druktoetsen. Het andere stel (D5 en D7) kan op de wissel zelf worden bevestigd, zodat ook daar meteen te zien is welke richting de trein zal kiezen. Wie dat een overbodige luxe vindt, kan één stel LED's vervangen door draadbruggen. De voedingsspanning kan tussen 12 en 16 volt liggen. Ook hier is een wisselspanning geen bezwaar: D3 laat die maar in één richting door, zodat er een pulserende gelijkspanning

ontstaat. De transistoren hebben daar geen enkele moeite mee; C1 zorgt trouwens nog voor enige afvlakking. De schakeling neemt niet veel plaats in; een halve Elexprint is ruim voldoende. De montage zal zelfs voor mensen die meer verstand hebben van treinen dan van elektronica, geen problemen opleveren. Zet de dioden wel in de goede richting; het ringetje op de diode moet a a n dezelfde kant komen als het balkje in het schemasymbool. Ook de aansluitingen van de elko mogen niet worden verwisseld. Na de montage is het verstandig, de print eerst te testen alvorens hem definitief in te bouwen. Als voeding kan daarvoor een 9-volt-batterij worden gebruikt. De minpool van de batterij komt aan de massa-aansluiting op de print. De

pluspool moet worden verbonden met de anode van D3 (het driehoekje in het schemasymbool). Als aansluitpunt S1 a a n 9 volt wordt g e l e g d , moeten D4 en D5 oplichten. Verbinden we S2 met de voedingsspanning, dan moeten D6 en D7 g a a n oplichten. Kontroleer de polariteit van de dioden en d e LED's als dat niet hef geval is! Als alles in orde is, kan de zaak worden ingebouwd. U hebt d a n voor weinig geld een perfekt kontrolesysteem voor uw wissel(s).

elex -

2-41

sirene Het CMOS-IC 4093 blijkt in de praktijk verbazend veelzijdig. Veel schakelingen uit het verleden hebben dat al laten zien, en het nuvolgende apparaatje is er ook weer een bewijs van. Sire'ne, v.-n (gr.-Lat. 1) wezen, half vrouw, half vogel; zeemeermin; 2) schone, verderfelijke verleidster; 3). ..) Zo staat het in Koenen-Endepols' "Verklarend Handwoordenboek der Nederlandse Taal". Verder lezend, en betekenis nr. 3 overslaand, komen we bij: 4) toestel tot het geven van geluidssignalen (enz.). Vanuit die laatste betekenis is het niet meer zo moeilijk om naar de wereld van de elektronica over te stappen. Bij het horen van het woord "sirene" denkt tegenwoordig immers niemand meer a a n mythologische wezens, maar veeleer a a n alarminstallaties, politieauto's, ambulances en soortgelijke zaken. De hier te beschrijven sirene hebben we opgebouwd met een enkel CMOS-IC'tje plus nog een klein handjevol weerstanden en kondensatoren. Met behulp van twee transistoren zorgen we ervoor, dat het sirenegehuil met voldoende "pep" tot d e buitenwereld doordringt. De (instelbare) klankmogelijkheden variëren van een "gewone" tweetoons klaxon tot het snerpende gehuil van amerikaanse politiewagens. In ons land staat dit soort sirene bekend onder de naam van een speurder uit een TVserie, wiens "handelsmerk" een uitermate kaal hoofd en het zuigen van lollies is. Inderdaad, we hebben het over onze vriend Kojak. Voordat er geprotesteerd wordt: we weten heel g o e d dat we in het novembernummer van vorig jaar onder de naam "zenuwsloper" al een dergelijke sirene hebben beschreven. Die was echter 2-42 — elex

helemaal met "diskrete" onderdelen gebouwd, en we vonden het wel leuk om het nu eens "geïntegreerd" a a n te pakken. Bovendien heeft dit model meer klankmogelijkheden. Tevreden?

De schakeling Blok A in het blokschema van figuur 1 levert een blokgolf met een relatief lage frekwentie van maar een paar hertz. Het daaro p volgende RC-netwerkje maakt van deze blokgolf een zaagtandspanning. De tweede astabiele multivibrator in blok B levert eveneens een blokgolf, alleen is nu de frekwentie beduidend hoger: ergens tussen 0,5 en 1 kHz. Als we dit signaal direkt op de luidspreker zouden zetten (na versterking, natuurlijk) zou het geluid nog absoluut niet o p dat van een sirene lijken: we zouden

namelijk een konstante toon horen. Het is dus duidelijk dat er het een en ander met de blokgolf van blok B moet gebeuren. Figuur 2 laat zien wat dan wel. Het met A aangegeven signaal wordt door de eerste astabiele multivibrator (AMV; zeg maar gerust oscillator) geleverd. De integrator (het RCnetwerkje) zorgt ervoor dat uit d e blokgolf, met behoorlijk steile flanken, het met B aangegeven signaal ontstaat, waarvan de spanning langzaam toeen weer afneemt. Deze zaagtand komt terecht bij de ingang van de tweede oscillator, en beïnvloedt de frekwentie daarvan. We kunnen dat in enkele woorden samenvatten door te zeggen dat signaal C in het ritme van signaal B is gemoduleerd. B wordt daarom ook wel modulatiefrekwentie ge-

noemd, dit signaal bepaalt immers het tempo waarin C verandert. Zolang deze frekwentie relatief l a a g is (0,5 tot 2 Hz) klinkt het resultaat als een tweetoonsklaxon of -sirene. Wanneer we echter de modulatiefrekwentie verhogen, verandert de toonhoogte zo snel dat het geluid overgaat in het "typische" huilsirene-lawaai. Het hart van d e schakeling wordt gevormd door het bekende IC 4093, een viervoudige NAND-schmitttrigger. Eén van de vier poortjes gebruiken we voor de eerste AMV volgens het principeschema van figuur 3. Voor wie in deze materie niet zo g o e d thuis is: het tekentje in het poortsymbool, waar je een soort gestileerde "S" in kan zien, geeft de schmitt-trigger-funktie a a n . In de praktijk komt dat erop neer dat het ingangssignaal voor een schmitttrigger geen minimale stijgtijd heeft, wat bij gewone poortjes doorgaans wel het geval is — een te traag toe- of afnemend signaal kan dan grote problemen veroorzaken. De werking van de AMV is simpel. Als de uitgang " 1 " is, wordt via weerstand R d e kondensator C tot d e bovenste schakeldrempel o p g e l a d e n . Dan zijn beide ingangen " 1 " geworden (de tweede ingang ligt kontinu a a n de positieve voedingsspanning) zodat de uitgang naar "0" zal omklappen. Gevolg: C wordt nu via R ontladen tot a a n de onderste schakeldrempel, waarna de uitgang van het poortje weer van "0" naar " 1 " omschakelt. Dit proces van omschakelen tussen nul en één wordt met een

Figuur 1. Blokschema van de sirene. De blokspanning afkomstig van oscillator A wordt door het RC-netwerk omgezet in een zaagtand, en komt dan terecht bij de tweede oscillator (B). Het "huileffekt" ontstaat omdat de frekwentie van B door de zaagtand wordt gemoduleerd. Het gemoduleerde signaal komt tenslotte bij versterker C terecht, en vandaar bij de luidspreker.

2 © ©

ly^r^r

© 83782X-2

vaste regelmaat herhaald — het resultaat is dus een blokgolf. De tweede AMV is op een andere manier opgebouwd: het principeschema van figuur 4 laat dat duidelijk genoeg zien. Hier zijn twee poortjes als inverter geschakeld. Door het gebruik van twee kondensatoren en twee weerstanden kunnen we hier de puls- en pauzeduur van de geleverde blokgolf afzonderlijk instellen. Als beide weerstanden gelijk zijn, en ook beide kondensatoren, zijn puls en pauze even lang. Een voordeel van het gebruik van twee poortjes is bovendien dat we de beschikking hebben over twee uitgangen, die tegengestelde signalen leveren (dat wil zeggen signalen die in tegenfase zijn). Als de ene uitgang één is, is de andere nul, en omgekeerd. Voor onze sirene maken we van deze eigenschap geen gebruik, maar misschien komt het nog wel eens van pas bij een eigen ontwerp. Van veel groter b e l a n g is, dat bij deze opzet de grondfrekwentie gemoduleerd kan worden. Het principeschema moet d a n wel een klein beetje worden aangepast. In het volledige schema van figuur 5 is d e bewuste AMV

gemakkelijk te herkennen. Die is o p g e b o u w d met de poortjes N2/N3, weerstanden R3/R4 en de kondensatoren C4/C5. In tegenstelling tot figuur 4, liggen de weerstanden hier niet a a n massa: o p het knooppunt daarvan staat de modulatiespanning! Het zal inmiddels wel duidelijk zijn welke invloed dat o p de blokgolf van de AMV heeft: zo ontstaat de typische sireneklank. Op de uitgang van d e AMV is een darlington-eindtrapje aangesloten (T1/T2). De versterking van T1 is gegeven door diens stroomversterkingsfaktor. Het aldus versterkte signaal gaat via de emitter van T1 naar de basis van T2. Deze tor versterkt het signaal nogmaals met zfjn stroomversterkingsfaktor. De totale versterking is o p die manier zó groot, dat d e sirene flink "hard" klinkt. De aangesloten luidspreker (met een impedantie van 8 ohm) moet minstens 5 watt kunnen verwerken. Kleinere luidsprekers kunnen eventueel ook gebruikt worden, maar die worden tamelijk snel heet als je de sirene lang a a n laat staan. Het luidsprekertje kan daardoor voortijdig d e geest geven. De eerste AMV wordt gevormd door poortje N1, kondensator C2 en weer-

Figuur 2. Vereenvoudigd pulsdiagram van de sirene. Uit blokgolf A ontstaat de zaagtand B, die op zijn beurt verantwoordelijk is voor het gemoduleerde signaal C. Figuur 3. Principeschema de oscillator van blok A.

van

Figuur 4. Principeschema de astabiele multivibrator blok B.

van van

stand R1 in kombinatie met potmeter P I De funktie daarvan hebben we al uitgebreid besproken. Door middel van de instelpotmeter kunnen we de frekwentie binnen bepaald e grenzen regelen. Met de in het schema gegeven onderdelenwaarden komen we uit op een frekwentie ergens tussen 0,5 en 10 Hz. Hoe hoger de modulatiefrekwentie wordt gekozen, des te "sneller" huilt de sirene. Het RC-netwerk dat o p N1 volgt (R2-P2 en C3) integreert de blokspanning van de AMV (zie signaal B in figuur 2). Met P2 kunnen we de amplitude van de modulatiespanning instellen. Hiermee wordt d e frekwentiezwaai van de sirene b e p a a l d , dat wil zeggen het verschil tussen de hoogste en de laagste frekwentie. Voor de 9-V-voeding gebruiken we twee gewone platte batterijen van 4,5 V, die we in serie schakelen: plus van de ene batterij aan de min van de andere, en klaar is kees. Tijdens gebruik, met aangesloten luidpreker van 8 Q, trekt de sirene een stroom van ongeveer 1 A. Om te voorkomen dat de batterijspanning als gevolg van die belasting in elkaar zakt, hebben we bufferI elko C1 beslist nodig.

•31>ïr* 1

^

R-ntt?x.a

[JJ' Waar schakelaar S2 voor dient, zal ongetwijfeld duidelijk zijn. De vraag is misschien wel wat S1 te maken heeft tussen de emitter van T2 en de luidspreker. Waarom gaat die emitter niet rechtstreeks naar de luidspreker? Eenvoudig: als dat het geval was, zou het na het inschakelen van de sirene met S2, nog zeker zo'n 2 sekonden duren voordat het geluid losbarst. Zolang duurt het namelijk voordat C1 is o p g e l a d e n . Bij het "werken" met de sirene is het dus het beste om S2 gesloten te laten. Door S1 te sluiten is er d a n meteen lawaai. Dat is van belang als de sirene op de fiets wordt gebruikt; het is d a n trouwens handig om een druktoetsje te nemen in plaats van een wipschakelaar.

De bouw Eén IC, twee transistoren en wat "klein spul" nemen niet erg veel plaats in. We hebben ruim voldoende a a n een standaardprintje no. 1. In figuur 6 valt te zien waar alle onderdelen horen te zitten. Let op dat u d e eiko's niet verkeerdom soldeert! T2 is een vermogentransistor in plastic behuizing, die maximaal een vermogen van 8 W kan dissiperen ("verstoelex -

2-43

Figuur S. Het volledige schema. Met PI regelen we de zwaaisnelheid en met P2 de toonhoogte. De darlingtontrap met Tl en T2 zorgt voor een voldoende groot uitgangsvermogen.

O—ff— L

i

43V T

Figuur 6. Onderdelenplattegrond voor het schema van figuur 5. De schakelaar S1 wordt evenals de luidspreker, door middel van een kabeltje met de print verbonden.

1000 |l

ïev

-0-*

ken"). Voor alle zekerheid: op de plattegrond is één kant van T2 met een dikke streep aangegeven: dat is de metalen achterzijde die voor de koeling dient. Deze is inwendig met de koliektor verbonden; pas dus o p voor kortsluiting. T2 heeft geen extra koellic h a a m p j e nodig. IC1 wordt in een voetje gemonteerd (bij voorkeur in de juiste stand. . .). Als alle onderdelen o p d e print zitten, kunnen d e luidspreker en schakelaar 51 met de schakeling worden verbonden. Daarvoor dienen de twee printpennen a a n de rechterkant. Tenslotte moeten d e batterij en "hoofdschakelaar" 52 worden aangesloten, en de eerste test kan beginnen. Als de spanning voor de eerste keer wordt ingeschakeld, moeten de twee potmeters in d e mid-

N1 . . . N 3 = IC1=4093

denstand staan, en moet 51 g e o p e n d zijn. Om de sirene aan de praat te krijgen, sluiten we vervolgens 52 en, na enkele sekonden wachten, S I Indien alles in orde is (en waarom zou dat niet zo zijn) moet er nu meteen geluid uit komen. Aansluitend kunnen we met P2 de toonhoogte en met P1 de "zwaaisnelheid" instellen. Wanneer tegen d e verwachting in d e sirene geen kik geeft, kan men het beste alles nog eens grondig kontroleren: g a na of de g o e d e onderdelen op de g o e d e plaats en in de goede stand (!) zijn gemonteerd, en of alle draadbrugjes wel zijn gesoldeerd. En vooral: zijn alle soldeerverbindingen wel in orde — lees desnoods de tien soldeer-geboden vóór in dit tijdschrift nog eens na.

Onderdelenlijst R1.R2 = = 10 kQ R3.R4 = 2,2 kQ P1 = 500 kQ-instelpotmeter P2 = 50 kQ-instelpotmeter C1 = 1 0 0 0 M F / 1 6 V C2,C3 = 1 0 M F / 1 6 V C4,C5 = 100 nF

LED-houders LED-houders zijn tegenwoordig niet meer zulke dure dingen. Wanneer we tevreden zijn met zo'n zwart plastic klipje, dan hoeven we niet meer d a n één kwartje te besteden. Willen we iets mooiers, bij voorbeeld een metalen exemplaar, d a n zijn we veel duurder uit. Er bestaat ook een goedkoper alternatief. In de ijzerwarenwinkels verkoopt 2-44 -

elex

men namelijk zogenaamd e "kraalringen" die bedoeld zijn voor het netjes afwerken van verzonken houtschroeven. Met deze ringen kunnen zeer fraaie inwendig-reflekterende LED-houders gemaakt worden. Waarschijnlijk zijn dit soort ringen zelfs g o e d te gebruiken als reflektor voor IR-LED's. Voor d e montage moeten we in de kast een gat boren, waar de LED net doorheen kan. De kraalring wordt o p de LED geklemd en met tweekomponentenlijm vastgeplakt.

öorv -4fl|S-

T1 = BC547B T2 = BD139 IC1 = 4093 S1,S2 = schakelaar enkelpolig aan-uit 1 Elex-standaardprint formaat 1 4 printpennen 2 platte batterijen van 4,5 V 1 luidspreker 8 Q/5 W kastje, montagemateriaal geschatte kosten van de onderdelen zonder kastje, luidspreker, print en batterijen ongeveer f 15,—

Wanneer u toch bij de ijzerwarenwinkel bent, kijk d a n nog even rond bij het kleingoed. U vindt vast (naar 'n idee van W. Wuyts)

6 0

nog wel meer dingen die bruikbaar zijn. Wat dacht u van afstandbusjes van muurpluggen?

displays De hoeveelheid elektronisch verwerkte gegevens wordt van d a g tot d a g groter. Parallel daarmee verloopt d e ontwikkeling van elektronische uitlezingen, die ook steeds groter en uitgekiender moeten worden om de gebruiker o p d e hoogte te kunnen houden van wat er met de gegevens gebeurt. Het begon allemaal toen we indikatielampjes gingen vervangen door LED's; daarna werden meters en afstemschalen afgelost door lichtbalken en cijferdisplays. En nog steeds gaat die ontwikkeling verder. In plaats van d e zeven-segmentsdisplays zien we steeds meer alfanumerieke uitlezingen, die ook letters en andere tekens kunnen weergeven. Maar op hun beurt zullen die weer plaats moeten maken voor komplete vlakke beeldschermpjes, waarop ruimte is voor nog meer informatie. Voor elektronica-hobbyisten, die " b i j " willen blijven, zijn vooral de cijferdisplays interessant (en betaalbaar). Als we even afzien van "historische" typen als Nixi- en minitronbuisjes, zijn er drie typen die voor ons bruikbaar zijn. Ze staan in tabel 1. Verreweg het gemakkelijkst toe te passen zijn de LED-displays, omdat ze zijn samengesteld uit een aantal gewone LED's. LCDuitlezingen hebben veel voordelen, maar ze moeten worden gestuurd met een wisselspanning. Fluorescentie-displays hebben een hoge voedingsspanning nodig. Gangbare cijferdisplays hebben zeven segmenten, waarmee alle cijfers g o e d leesbaar kunnen worden opgebouwd. Ook sommige letters, bijvoorbeeld een E of een S, kunnen met seven segmenten zichtbaar worden gemaakt. Met een K of een M lukt dat beslist niet.

Daarvoor moeten we gebruik maken van een 16-segments-display (figuur 3). De sturing wordt er d a n natuurlijk niet eenvoudiger op. Nog meer mogelijkheden (en meer sturingsproblemen) biedt een 5x7-matrix. Daarop kunnen alle (hoofd)letters en nog een groot aantal andere symbolen en tekens worden afgebeeld (figuur 4).

Tabel 1 Type

Fluorescentie

LED

LCD

Funktie

zoals een "magisch o o g " in de buizentechniek; zeven segmenten of matrix

lichtdioden, balken of zeven segmenten

vloeibaar kristal, dat onder invloed van een spanning het licht polariseert.

Voedingsspanning

10. . .50 volt

1,6...2,2 volt

1,2. ..10 volt

Stroomverbruik

80 m W / c m 2

200 m W / c m 2

0,001 m W / c m 2

Levensduur

30.000 uur

100.000 uur

50.000 uur

Afleesbaarheid bij helder licht

goed

matig

zeer goed

Voordelen

lichtsterk

lange levensduur

extreem laag verbruik; diverse soorten tekens op een scherm mogelijk

Nadelen

mechanisch kwetsbaar

hoog verbruik traag door lage voedingsspanning (serieweerstand nodig!)

Figuur 1. Een gangbaar zevensegmentsdisplay: zeven lichtbalkjes en een decimale punt. Figuur 2. Een stukje gie: de Nixi-buis.

Figuur 3. Een verdere ontwikkeling van het zevensegmentsdisplay: een alfanumerieke uitlezing, bestaande uit 14 of 16 lichtbalken. Figuur 4. Met behulp van een matrix van 5x7 punten kunnen alle cijfers en letters en een groot aantal andere tekens worden samengesteld.

ff ly d

d

4 DODDD DDDOD ODODD DDDDD DDDPD DDDDD l_ II H ,ll [1 }

w d

nostal-

m

vJ £j d

••••O BDDDB BDDDB •• D• D• D• B• •DDDB •DDDB

d

d

•BBBB •DDDB

BULILlB

•BBBD •DDDB •DDDB BBBBB

d

d

DBBBH BDDDB BDDDD BDDDD BDDDB •BBBB elex - 2-45

kursus wisselstroom (8) In de vorige aflevering hebben we de kondensator als een ladingsreservoir leren kennen. Sluiten we een kondensator a a n op een gelijkspanning, d a n g a a t er een stroom lopen totdat de kondensator geladen is (tot het reservoir vol is). Deze lading vloeit pas weg wanneer we over de kondensator een weerstand of kortsluitbrug aansluiten, maar ook wanneer we de polariteit van de aangesloten spanning omdraaien. Er loopt dus alleen stroom wanneer d e kondensator geladen of ontladen wordt. Bij een wisselspanning verandert kontinu de polariteit. Dit houdt in dat de kondensator telkens geladen en ontladen wordt, met als gevolg dat er voortdurend een stroom loopt. Voor wisselspanning is dus de kondensator een geleider. Maar ook een wisselstroom g a a t niet altijd even gemakkelijk door een kondensator. Deze heeft namelijk een weerstand, waarvan de grootte afhankelijk is van de frekwentie van de aangesloten spanning. Het blijkt namelijk dat bij toename van d e frekwentie de weerstand afneemt. Dit heeft dus tot gevolg dat hogere frekwenties beter doorgelaten worden d a n lagere frekwenties. Zo speelt ook de kapaciteit een rol. Een kondensator met een grote kapaciteit heeft namelijk een lagere weerstand dan een met een kleine kapaciteit. Samenvattend kan worden vastgesteld dat een kondensator weerstand biedt a a n wisselstroom. Deze weerstand wordt reaktantie of wisselstroomweerstand genoemd en wordt a a n g e d u i d met Xe. De eenheid van de reaktantie is net als de gewone weerstand de ohm. De wisselstroomweerstand is echter niet konstant, zoals een ohmse weerstand, maar is frekwentie-afhankelijk. Met de volgende formule kan de reaktantie berekend worden. Xe =

Er wordt nogmaals op gewezen dat de wisselstroomweerstand weliswaar in ohm wordt uitgedrukt, maar dat deze weerstand iets heel anders is d a n een "gewone" weerstand. De laatste biedt even veel weerstand aan gelijkstroom als aan wisselstroom, terwijl bij een kondensator het gedrag voor gelijkstroom wezenlijk verschilt van dat voor wisselstroom. De wisselstroom door de kondensator volgt uit de wet van Ohm: I = U/Xe = 10 V/159 Q = 62,8 mA Helaas zijn er maar weinig schakelingen met kondensatoren, waarbij de berekeningen zo simpel verlopen als in het gegeven voorbeeld. De oorzaak schuilt in het verschil tussen de begrippen weerstand en reaktantie. We kunnen niet zomaar voor een serieschakeling van een weerstand en een kondensator uitgaan van d e optelsom van de weerstand en de reaktantie, als het gaat om de bepaling van de totale reaktantie van de serieschakeling. Dit ondanks het feit dat de weerstand en de reaktantie beide in ohms worden uitgedrukt. De wet van Ohm zegt dat de spanning over een weerstand en de stroom erdoorheen evenredig zijn. Hieraan voegen we een "mits" toe: mits d e spanning en d e stroom gelijktijdig aanwezig zijn, dus mits het verloop van de spanning samenvalt met dat van de stroom. Bij een sinusvormige spanning, aangesloten o p een weerstand, is dat het geval (zie figuur 4-4).

4-4

*

1 2 77 f C

In die formule is f de frekwentie in hertz (Hz) en C de kapaciteit in farad (F). Sluiten we een kondensator a a n o p een wisselspanning, d a n kunnen we d e stroom met d e wet van Ohm berekenen. Een voorbeeld hiervan:

84931-5-4 86758X-4

4-3 wisselspannings -

(*\A

bron

84931 5 3 86758X-3

In figuur 4-3 is een kondensator van 1 /^F op een wisselspanningsbron aangesloten. Deze vormt echter geen volledige kortsluiting, wanr de kondensator bevat immers een wisselspanningsweerstand. Uitgaande van een spanning van 10 V en een frekwentie van 1 kHz (1000 Hz), kunnen we d e stroom als volgt berekenen. We beginnen met het berekenen van de reaktantie. Deze wordt: Xe = 1 / (2 n • 10 3 • 10 6 ) = 10 3 /6,28 = 159 Q 2-46 -

elex

Bij een kondensator is dat niet het geval. Er loopt geen stroom door een geladen kondensator. Dit houdt in dat het mogelijk is dat er spanning over d e kondensator staat terwijl er geen stroom loopt. Verder kan er een laadstroom door een kondensator vloeien wanneer op dat moment de spanning over de kondensator 0 V bedraagt. De spanning over en d e stroom door een kondensator verlopen daardoor niet synchroon. Dat blijkt uit het nu volgende experiment. Hiervoor gebruiken we d e testgenerator uit hoofdstuk 3 (zie ook figuur 4-5), waarop R6 en C3 aangesloten wordt. LED D1 knippert in het ritme van de uitgangsspanning van de multivibrator en LED D2 laat de stroom door C3 of R6 zien. Diode D3 geleidt de ontlaadstroom van C3. Eerst sluiten we R6 aan. De beide LED's knipperen gelijktijdig. De stroom verloopt synchroon met de spanning. Wanneer de kondensator de plaats van de weerstand inneemt, gebeurt er iets heel anders. De laadstroom

4-5

<j> "SpS W Ub = 4,5 V

L

t

®"

100M 16 V

BC547B

voor C3 vloeit uitsluitend wanneer LED D1 brandt. Zodra d e kondensator is geladen, loopt er geen laadstroom meer. Dit ondanks het feit dat de generator nog steeds is aangesloten. De stroom "houdt op" terwijl de spanning nog aanwezig is. Bij sinusvormige spanningen en stromen wordt het ongelijke verloop van spanning en stroom nog duidelijker. Figuur 4-6 toont de golfvormen van d e spanning over en d e stroom door een kondensator die is aangesloten o p een spanningsbron die een sinusvormige wisselspanning levert.

Q

100M 16V

| 1000n I 10 v

BC 547B

Nu wordt ook wat duidelijker waarom de reaktantie van een kondensator niet zondermeer vergelijkbaar is met het begrip weerstand. In beide gevallen gaat het om de verhouding tussen spanning en stroom, maar de faseverschuiving blijft buiten beschouwing. Daarom kunnen we de weerstand en de reaktantie van een serieschakeling van weerstanden en kondensatoren niet zomaar bij elkaar optellen, ondanks dat ze alletwee in ohms uitgedrukt zijn (zie figuur 4-8).

4-8

4-6


O

D

ohmse • weerstand

wisselstroom • weerstand

ó

84931-5-6 86758X-6

De ene golfvorm is een kwart periode verschoven ten opzichte van de andere golfvorm. Uitgaande van 360° voor een komplete periode komt 1A periode overeen met 90°. Deze verschuiving tussen de beide golfvormen noemen we de faseverschuiving. Deze faseverschuiving tussen spanning en stroom is voor een kondensator 90° De stroom loopt vóór op de spanning. Voor een weerstand is de faseverschuiving tussen spanning en stroom 0° (zie figuur 4-7).

4-7

84931-5-8 86758X-8

De berekening rond dergelijke kombinaties van weerstanden en kondensatoren is niet zo eenvoudig. De weerstandswaarde van zo'n kombinatie wordt impedantie genoemd. En aangezien reaktanties afhangen van de frekwentie zal het duidelijk zijn dat de impedantie ook frekwentie-afhankelijk is. Met d e o p g e b o u w d e testschakeling kunnen we proefondervindelijk vaststellen dat een kleine kondensator een grotere wisselstroomweerstand bezit d a n een grote kondensator. Vervangen we C3 namelijk door een elko van 1 /JF, d a n zal LED 2 telkens slechts zwak en kort oplichten omdat er als gevolg van d e hogere wisselstroomweerstand minder stroom loopt. Een andere merkwaardige eigenschap van kondensatoren is het feit dat er geen elektrische energie in verloren gaat in de vorm van warmte. Wat er o p het ene moment a a n energie wordt ingestopt komt op een ander moment weer beschikbaar. De kondensator slaat elektrische lading op, en d a a r m e e ook elektrische energie. Wat er inzit komt er ook weer uit. wordt vervolgd

84931-57 86758X-7

elex - 2-47

tl

•»

ik

f

•Ik

I

KQMPÜNENTLN Weerstanden

Hoeveel o h m en hoeveel farad?

Meetwaarden

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

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

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

1

1

1 1 i

i1 i

v

\

kleur

Ie crjf er

zwart

-

bruin

l

rood

2

\ nullen

0

-

2e 1 cijfer 2

(i

± 1%

(X)

±2%

oranje

3

3

000

geel

4

4

(1000

groen

5

5

ooooo

blauw

6

6

000000

-

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

goud

-

-

zilver zonder

tolerantie in%

xO.1

±0.5%

±5%

xO.01

± 10%

-

± 20%

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

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

p

-

n

=

M m k M G

IpicoJ

(nano) (micro) (milli) -= (kilo) (Mega) o IGiga)

*

B-M

Q-9 -

Ü b O"3 03 O6

o9

* = -

een een een een

miljoenste van een niljoenste miljardste miljoenste duizendste

-

duizend miljoen miljard

Diverse tekensymbolen

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q V ? = 4,7nF = 0 000 0047 F

0

ingang uitgang massa chassis aan nul

Kondensatoren zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 j/F, dus tussen 1 1 (—-—F en F). De waarde is 1.000.000.000.000 1.000.000 op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; M 03 = 0,03j/F = 30 nF; 100 p (of n100 of nl) = 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is opgebouwd: f 0,40 tot f 1,50.

lichtnet aarde

draad (geleider)

verbindingen

kruising zonder verbinding

schakelaar (open)

Jl

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

afgeschermde kabel

•2-

drukknop (open)

o

aansluiting (vast)

-?

aansluiting (losneembaar)



&-

meetpunt

•1-0

gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoelige weerstand

koptelefoon

luidspreker

-IIF

spoel

Variabele kondensatoren instelpotmeter

spoel met kern

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

transformator

relais (kontakt in ruststand) potentiometer {potmeter) draaispoelinstrument gloeilamp neonlampje

stereopotmeter 2-48

elex

variabele kondensator

-Q-

zekering

Jft

11

•n

•n t

i'

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

[-©-®—

HVH

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

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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

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

T

ko

--4?' el'.

NPN-transistor

PN P-transistor

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

In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: NPN: BC 548, BC 549, BC 107 (108, 109), BC 237

(238, 239) PNP: BC 558, BC 559, BC 177 (178, 179), BC 251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

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

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

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

^ >

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

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

NEN

operationele versterker (opamp)

^

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting A N D - p o o r t (EN-poort)

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

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

^K^

M -fy N Kanaal J-FET

i-poort {NEN-poort

P-kanaal J-FET

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

OR-poort (OF-poort)

- N O R - p o o r t (NOF-poort)

-EXOR-poort (EX-OF-poort)

't

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)

elex -

2-49