ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1984-15 issue november

Voordat de ZX ook maar Iets met de data kan doen, hebben we een programma nodig, oftewel het "ontastbare" in de computerwereld: de software. Voor onze ingangsinterface vinden we de software in de tabellen 1 en 2. Het verschil tussen deze twee listings is dat het eerste programma het geheugen gebruikt voor het verwerken van de informatie. Programma 2 doet dat in samenwerking met de registers. Daardoor kon in het tweede programma een regel worden bespaard (geheugenruimte!), terwijl het bovendien wat minder bewerkelijk is. In ieder geval stelt de ZX81 met behulp van de twee listings alleen maar vast, welke van de 8 databits geset ("1") respektievelijk niet geset ("O") zijn. En zelfs dat doet de computer alleen maar dan, wanneer de gebruiker de vraag " N E W INPUT

Tabel 2

10 REM ELEX ZX81 INPUT INTERFACE V2.0 20 POKE 16516,219 30 POKE 16517,15 40 POKE 16518,79 50 POKE 16519,6 60 POKE 16520,0 70 POKE 16521,201 80 PRINT"NEW INPUT (Y/N)" 90 INPUT A$ 100 SCROLL 110 IF A$<>"Y" THEN GOTO 230 120 LET A=USR 16516 130 FOR X=7 TO 0 STEP -1 140 LET P=2 ** X 150 IF A

•

^

(Y/N)" met " Y " van YES (ja) heeft beantwoord. Pas dan kontroleert de microprocessor de acht ingangen en geeft hij aan well<e ingang geset ("1") of niet geset ("0") is.

Opbouw Over de printopbouw valt er eigenlijl< niet zo veel te vertellen. De komponentenopstelling in figuur 3 zegt voldoende. Het zal duidelijk zijn dat de twee IC's het

beste in voetjes kunnen worden geplaatst en dus niet rechtstreeks op de print worden gesoldeerd. (Let op de pen 1 markering!) De diverse in- en uitgangen zijn precies zoals in het schema met 10... 17, D 0 . . . D7, A 4 . . . A 7 , RD en lOREQ aangeduid. Veel kan er dus niet fout gaan. Een ander verhaal is het aansluiten van de interface op de ZX81 (dat gebeurt overigens met behulp van wat printpennen en een paar stukjes soepel draad

of, beter nog, een stuk flatcable). De ZX81 heeft aan de achterzijde een uitbreidingskonnektor, waarop de interface moet worden aangesloten. Wat waar hoort is in figuur 4 te zien. Het is hier natuurlijk niet de bedoeling dat de draadjes rechtstreeks op de konnektor van de ZX worden gesoldeerd, maar dat men gebruik maakt van een 2 X 23-polige konnektor. Als dan alle verbindingen zijn aangebracht, hoeft men alleen nog maar de konnek-

tor in de ZX81 te steken. het programma te laden en de zaak draait.

' ^^ -

Versie 1 Een paar woorden nog over de twee programma's. Zoals uit de listings blijkt, moet als eerste een klein stukje in machinetaal worden geladen met behulp van POKEinstrukties (wie het tot op de bodem wil uitzoeken. kan dit gedeelte van het programma met behulp van het handboek vrij eenvoudig dekoderen). Regel 20 en 30: IN A, 0F. De data die bij het oproepen van het adres 0F op de adresbus verschijnen, worden in het A-register van de CPU (Central Processing Unit, Z80) gezet. Dit adres aktiveert de lijnen A 4 . . .A7 van de adresbus (worden " 0 " ) en daarmee de adresdekoder van de interface. Gelijktijdig worden RD en lOREQ ingeschakeld. Met de volgende 3 regels (LD(16515),A) wordt de CPU opgedragen de inhoud van het A-register op adres 16515 weg te schrijven. De getallen achter de adressen in regel 50 en 60 zijn de decimale waarden van de hexadecimale vorm van het adres 61515. Regel 70 bevat het terugspringbevel naar

het BASIC-programma. Daar wordt als eerste gevraagd of de gebruiker inlezen wil (80). Is dat niet het geval (90), dan stopt het programma (240). Heeft men " Y " ingegeven, dan start de subroutine (in machinetaal. regel 120). In regel 130 definieert de computer het zojuist ingelezen datawoord (dat dus op adres 16515 is opgeslagen) als de letter A en kontroleert bit voor bit (140.. . .220) de logische nivo's die er op dat moment staan. Beginnend met het meest signifikante bit, vormt het telkens het getal (P), dat overeen zou komen met A als uitsluitend dat bit geset zou zijn. Wanneer A kleiner is dan P, dan weet de processor dat er op die plaats een " 0 " is, wat ook op het scherm wordt afgebeeld (160 200). Is A echter groter dan P, dan wordt die plaats met " I S SET" aangeduid (regel 170). P wordt nu van A afgetrokken, zodat bij de volgende doorgang de lus 130-200 niet meer wordt bekeken. Wil men de regelnummers van het programma veranderen (bijvoorbeeld bij het inbouwen van de listing in een ander, groter program-

ma), dan moet men er voor zorgen dat het totale programma met een REM-regel begint die niet veel korter is dan de REM-regel in ons programma (vergeet niet STOP te verwijderen en de GOTO-nummers dienovereenkomstig te wijzigen). De reden dat de REM niet veel korter mag zijn, is dat de POKE-adressen 16515.. .16521 vrij dicht in de buurt liggen van het RAM-geheugen. Daardoor wordt tijdens het programmaverloop over de REM heen geschreven, wat echter vrijwel geen gevolgen heeft. Zou er op die plaats nu een kommando staan. dan zou daar ook overheen worden geschreven, wat dus wel gevolgen zou hebben.

het datawoord in zijn Cregister (40 LD C,A) en vult het B-register met nullen (50, 60 LD B,0). Bij het terugspringen naar het BASIC-programma, wordt de inhoud van het register meegenomen en in regel 120 als A gedefinieerd. Dit laden van het B-register via het A-register is nodig omdat het B-register niet van buitenaf ingelezen kan worden. De rest van het programma komt overeen met versie 1, zodat we daar niet verder op ingaan. Wel kan nog worden opgemerkt dat ook dit programma met een (niet te korte) REM moet beginnen.

Versie 2 In wezen verschilt deze versie vrijwel alleen maar in het machineprogrammagedeelte. Nadat de data in het A-register zijn geschreven (20 30), laadt de CPU

1 >< 1 en

HF-testkop Toegegeven — dit is geen grootse schakeling, maar toch is zij onmisbaar wanneer we bijvoorbeeld de uitgangsspanning van een hoogfrekwent-oscillator willen meten. In dat geval heeft het namelijk geen zin gebruik te maken van een multimeter of een audiomillivoltmeter. Deze instrumenten kunnen weliswaar wisselspanningen meten, maar het frekwentiebereik is veel te gering; met name de bovenste grensfrekwentie ligt zo laag dat het hoogfrekwente signaal eenvoudig niet geregistreerd wordt. Een karakteristiek toepassingsvoorbeeld vinden we in de 27 Mc-techniek. Wie de uitgangsspanning van zijn zender wil meten kan daarvoor heel goed gebruik maken van deze HF-kop: de kop dient als voorzet bij de multimeter, en er komt voldoende spanning uit om de naald ver genoeg te laten uitslaan. De schakeling in figuur 1 bestaat uit twee germaniumdioden, twee keramische kondensatoren en een weerstand. De opbouw gaat naar keuze met behulp van een klein stukje gaatjesprint (zie figuur 2), of als " s p i n " konstruktie voor inbouw in een balpenhuls. Aan de voorzijde wordt een metalen meetpen gesoldeerd

(en gelijmd); aan de achterzijde voeren we twee aansluitsnoeren voor de multimeter en een korte massaleiding met krokodilklem naar buiten. Wie tevreden is met de opbouw zoals die op de foto te zien is, kan,het daarbij laten; de HF-kop zal immers niet al te vaak gebruikt worden. De schakeling werkt als volgt. De HF-kop berust op het principe van de gelijkrichterschakeling met spanningsverdubbeling. Het uitgangssignaal is een gelijkspanning die bijvoorbeeld met de multimeter op het 1 V-bereik kan worden waargenomen. Dit type gelijkrichter noemt men de "Villard-schakeling". Tijdens de negatieve fase van de ingangswisselspanning wordt de kondensator Cl via Dl opgeladen tot de

topspanning. Tijdens de positieve fase die daarop volgt spert D l , zodat over D2 en C2 de dubbele topspanning komt te staan. Omdat diode D2 nu geleidt, wordt de kondensator C2 opgeladen tot de dubbele topspanning. Dit gebeuren herhaalt zich periodiek, zodat aan de uitgang van de HF-kop een gelijkspanning aanwezig is. R1 vormt de minimaal vereiste belasting voor de gelijkrichter. Bij een uitgangsspanning van 1 Volt beloopt de stroomdoorgang niet meer dan 21 fiA, zodat de dioden niet overbelast raken. De schakeling is geschikt voor signalen met frekwenties tot 150 MHz. Bij metingen in ons laboratorium is gebleken dat zij vanaf circa 50 kHz een konstante uitgangsspanning levert.

1

01

^^^J^-o| AA119

•

AA119

R1 = 47 kQ Cl = 220 pF C2 = 270 pF D1,D2 = AA 119 (germanium-dioden) Elex-standaardprint formaat 1 Geschatte onderdelenkosten: f 1,10 (exkl. print)

Figuur 1. De HF-kop bestaat uit twee dioden, 2 kondensatoren en een weerstand.

D2

220P

Onderdelenlijst

C2 270 P

^K

g4756X -1

Rguur 2. IMen I o n de schakeling opbouwen met behulp van een stukje gaatjesprint, of als "spin"-konstruktie. Foto. De HF-kop wordt voorzien van een meetpen uit instaiiatiedraad, en van een soepel draadje met krokodilklem als massaieiding. Op de soldeerstiften sluiten we de meetsnoeren van de multimeter aan.

achterwaarts gerichte openingen (i.v.m. richteffekt)

mataien veren

opgebouwde schakelaar

stiften van de aansluitplug

arretering

reed schakelaar 3IMM1 Iroestvrij acMMsaI-gaas

dynamisch efement

kompensatiespoel

veerlagering

dem pingsmateriaal

inspreekkap

handgreep

aan-uitschakelaar

filterelsmenten mu-metalen afscherming

magneet

nok vocM* snelwissalklain

O

mikrofcx^n a la carte De ene mikrofoon is de andere niet — veel argeloze kopers van zo'n instrunnent hebben dat tot hun schade moeten ondervinden. Mlkrofoons zijn er In diverse soorten, elk werkend volgens een andere principe. Binnen die soorten zijn er vaak enorme verschillen in prijs, uiterlijk en kwaliteit. Een duidelijk verband tussen deze laatste drie is niet aantoonbaar. Enige voorlichting over het onderwerp is dus wel op zijn plaats. We gaan eerst eens kijken hoe de diverse typen zijn opgebouwd en hoe ze werken.

Koolmikrofoon Wie denkt dat de koolmikro-

foon hoogstens nog in een museum thuishoort als aandenken aan de eerste jaren van de elektro-akoestiek, heeft het mis. Omdat de meeste telefoons ermee uitgerust zijn, is de koolmikrofoon vermoedelijk het meestgebruikte type geluidsopnemer. De konstruktie is eenvoudig (figuur 1): een platte doos is gevuld met koolkorreltjes en afgesloten met een dun, geïsoleerd membraan. Koolstof is tamelijk geleidend. Geluidstrillingen die op het membraan terechtkomen zijn er de oorzaak van dat de koolkorreltjes afwisselend meer en minder vast tegen elkaar gedrukt worden. Daardoor

verandert de weerstand van de koolvulling. Door het element vloeit een stroom, die over een serieweerstand spanningsveranderingen veroorzaakt (figuur 2). Een kondensator houdt de gelijkspanning tegen, maar laat het audiosignaal door. Omdat de opbouw erg eenvoudig is, zijn koolmikrofoons goedkoop. Een hoge gevoeligheid hebben ze ook: ongeveer 40 mV/fjbar. Helaas is het frekwentiebereik miserabel: 3(X).. . .40(X) Hz. Dat is voldoende voor het verstaanbaar overbrengen van spraaksignalen. Meer wil de PTT ook niet: daarom wordt dit type mikrofoon nog steeds in

membraan

1 ^- I K D *

koolmikrofoon

tegenelektrode koolkorreltjes

ti^

Foto. Alle details moeten op elkaar zijn afgestemd om een goede geluidskwaliteit te bereiken. Die is een mikrofoon met een scherpe richtkarakteristiek, speciaal voor vokalisten (Sennheiser M D 431). Figuur 1. Een koolmikrofoon. De koolkorreltjes (het "gruis") bevinden zich tussen membraan en achterwand. De geluidsdruk verandert de weerstand van de koolvulling. Figuur 2. De spanningsbron stuurt een stroom door het kooleiëment en door de weerstand. Deze stroom is afhankelijk van de weerstand van het element en veroorzaakt over R een spanningsval. Figuur 3. Dynamische mikrofoon en luidspreker lijken erg op elkaar. Bij de mikrofoon veroorzaakt de trilling van het membraan met de daaraan bevestigde spoel een wisselspanning in de spoel. Figuur 4. Het uiterst dunne bandje van de bandmikrofoon beweegt zich in een sterk magneetveld. Daardoor wordt in het bandje een spanning geïnduceerd.

magneet

magneet spoel

pool

transformator membraan

B4776X.4

telefoons gebruikt. Ook voor simpele walkie-talkies zijn ze erg geschikt.

Dynamische mikrofoons Figuur 3 laat de opbouw van een dynamische mikrofoon zien. Net als bij een luidspreker bevindt zich in een sterk magnetisch veld een spreekspoel, die bevestigd is aan een membraan. Geluidstrillingen brengen het membraan in beweging en dus ook de spreekspoel. Door het magnetisch veld wordt er dan een wisselspanning in de spoel geïnduceerd. Bij een luidspreker werkt het andersom: een wisselspanning door de spoel laat het membraan heen en weer bewegen. Omdat beide apparaten berusten op hetzelfde principe, zijn ze onderling verwisselbaar: je zou een dynamische mikrofoon als luidspreker kunnen gebruiken (niet aan te bevelen!) en omgekeerd. Het laatste wordt wel gedaan in intercoms om een aparte mikrofoon uit te sparen. Om de geluidstrillingen zonder vervorming door te

geven aan de spreekspoel, moet het membraan zo licht mogelijk zijn. De spoel wordt ook zo licht mogelijk gekonstrueerd: dun draad en betrekkelijk weinig windingen. Daardoor wordt het in de spoel opgewekte "vermogen" afgegeven in de vorm van een relatief hoge stroom bij een zeer kleine spanning. Die hoge stroom moet u zich natuurlijk niet in ampères voorstellen, maar het is wel zo, dat een mikrofoon met een lage uitgangsspanning meer stroom produceert dan een exemplaar dat een hogere uitgangsspanning levert. Deze spannings-stroomverhouding noemen we de "impedantie" van de mikrofoon. De impedantie of wisselstroomweerstand wordt uitgedrukt in ohms en dan komen we weer op bekend terrein: de wet van Ohm. Een mikrofoonelement met een hoge impedantie geeft een hoge spanning af, maar levert weinig stroom; bij een element met een lage impedantie is het omgekeerd. De meest voorkomende impedantles liggen tussen de 30 en 200 ohm. De navolgende versterker moet zijn aange-

past aan de spanningen en Ondanks dat zijn deze stromen, die het element mikrofoons kwalitatief zeer levert. De ingangsimpedangoed. Ze hebben een zeer tie van de versterker moet breed, gelijkmatig frekwenminstens gelijk zijn aan de tiebereik, waardoor het uitgangsimpedantie van de geluid warm en helder is. mikrofoon. Bij misaanpasHet bandje is wel erg kwetssing kan het signaal verbaar; het moet goed worden vormd worden of onvolbeschermd tegen de doende zijn om de verster"geluidsexplosies" die kunker helemaal uit te sturen. nen optreden wanneer de Om een laagohmige mikromikrofoon van dichtbij wordt foon aan te sluiten op een besproken. Waarschijnlijk hoogohmige versterkerinomdat de medeklinker "p" gang kan gebruik worden in dit opzicht nogal berucht gemaakt van een kleine is, wordt zo'n bescherming transformator. Die transforeen "pop"-filter genoemd. meert de spanning omhoog Minder gebruikelijk zijn de en dus tegelijkertijd de zogenaamde magnetische stroomsterkte omlaag. mikrofoons (figuur 5). De Voortbouwend op het prinopbouw is dezelfde als die cipe van de dynamische van een antieke koptelefoon: mikrofoon, heeft men de een metalen membraan bandmikrofoon gekonstrubevindt zich vóór een mageerd (figuur 4). Hier is het neet, waar omheen een bandvormige, gevouwen spoel gewikkeld is. De trillinmembraan tevens de gen van het membraan verspreek"spoer'. Een spoel die oorzaken veranderingen in bestaat uit niet meer dan het magnetisch veld, waaréén rechtgebogen winding. door in de spoel een wisDe afgegeven spanning is selspanning wordt geïnduminiem; de impedantie ceerd. Omdat de spoel vast bedraagt iets in de buurt zit en het gewicht ervan dus van 0,1 ohm. Uiteraard is bij geen enkele rol speelt, kan bandmikrofoons altijd een nagenoeg iedere gewenste transformator nodig om met impedantie gemakkelijk worhet afgegeven vermogen den gerealiseerd. Door het iets te kunnen beginnen. I stugge membraan zijn de

membraan

5'

geluidstrillingen

spoel

geluidskwaliteit en het frel<wentiebereil< slecht.

Kristalmikrofoons Hoewel dit type lange tijd zeer populair is geweest, wordt het nauwelijl<s meer gebruikt. Het membraan brengt geluidstrillingen over op een schijfje piëzoelektrisch materiaal. Dat materiaal heeft de eigenschap, drukveranderingen om te zetten in elektrische spanningen. Kristalelementen voor platenspelers en sommige gasaanstekers maken ook van dit principe gebruik. Ook weer door de stugheid van het materiaal komt het frekwentiebereik van kristalmikrofoons nauwelijks boven de 10 kHz. De impedantie bedraagt ongeveer 1 MQ; in het buizentijdperk was dat een prettige waarde, transistorversterkers weten daar minder goed raad mee.

Kondensatormikrofoons

I

De beste en duurste mikrofoons behoren meestal tot deze groep. Een kondensatorelement bestaat slechts uit een gemetalliseerd membraan (kunststof met een uiterst dun laagje goud of aluminium), dat op zeer korte afstand voor een metalen plaat gespannen is. Membraan en plaat vormen

kristalplaatje

magneet

samen een kondensator met zelfde gebleven. Zo is het een kapaciteit van 20 tot ook bij de kondensatormi30 pF. Als tengevolgiS van krofoon. Als de kapaciteit geluidstrillingen het memgroter wordt, doordat een braan beweegt, verandert geluidsgolf het membraan ook de kapaciteit. Die kapaingedrukt heeft, dan daalt citeitswisselingen moeten de kondensatorspanning. dan nog worden omgezet in Het omgekeerde vindt een wisselspanning. Dat plaats, als het membraan gaat als volgt: men legt een naar buiten beweegt. Alleen hoge spanning (50-100 volt) de spanning verandert, de aan over de serieschakeling hoeveelheid lading blijft van een weerstand en het gelijk. De weerstand speelt kondensatorelement een ondergeschikte rol: hij (figuur 8). Op het knooplaadt aanvankelijk de konpunt van de twee laatste densator op, maar de waarontstaat een kleine wisde ervan is te groot om op selspanning, die verder verde snelle spanningswisselinsterkt kan worden. gen enige invloed te kunnen Hoe die wisselspanning prehebben. Het door een koncies ontstaat, zullen we densatorelement geleverde trachten met een vergelijvermogen is uitermate king duidelijk te maken. Een gering; daarom is het absokondensator kan lading opluut noodzakelijk in de slaan, net als een emmer, behuizing van de mikrofoon die kan worden gevuld met een versterker te monteren, water. Het element van de die het signaal wat kondensatormikrofoon heeft "oppept", alvorens het de een variabele kapaciteit en kabel ingestuurd kan workan dus worden vergeleken den. De behuizing moet dan met een zacht plastic ook nog plaats bieden aan emmertje, waarvan het volueen batterij en aan een me kan worden gevarieerd omvormer, die de benodigde door erin te knijpen. Laten hoge voorspanning moet we aannemen, dat de leveren. Tegenwoordig is dat emmer half gevuld is met allemaal zo klein, dat het in water. Als we dan het een normale mikrofoonbeemmertje in elkaar drukken, huizing past. In de veertiger stijgt de waterstand, zonder jaren waren kondensatormidat er water bijgekomen is. krofoons enorme gevaarten: Laten we vervolgens de bovenop het element, dat emmer weer los, dan zakt de vorm had van een half de waterspiegel; ook hier is ei, daaronder een cylinderde hoeveelheid water hetI vormige behuizing met alle

O Figuur 5. Bij een magneetmikrofoon zijn de spoelen vast om de magneten gewikkeld. De beweging van het ijzeren membraan verandert het magneetveld en veroorzaakt zo een wisselspanning in de spoelen. Figuur 6. De geluidstrechter van de kristalmikrofoon koncentreert de geluidsgolven op een kristalplaatje. Dit kristal geeft dan elektrische spanningen af. Figuur 7. Het element van een kondensatormikrofoon. Het gemetalliseerde membraan is voor de tegenelektrode gespannen. De geluidstrillingen brengen het membraan in beweging en veranderen zo de kapaciteit van het element. Bij elektretmikrofoons bestaat het membraan uit een speciaal materiaal, waardoor een aparte hoogspanningsbron niet meer nodig is. Figuur 8. Zo worden de kapaciteitsveranderingen van het kondensatorelement omgezet in spanningsveranderingen. Het element krijgt een hoge voorspanning, die gaat variëren als de kapaciteit van het element verandert. De wisselspanning wordt via een kondensator doorgegeven aan de versterker. Figuur 9. De HF-kondensatormikrofoon heeft nogal wat elektronica nodig om te kunnen funktioneren. De veranderende kapaciteit van het element veroorzaakt FMmodulatie van de oscillator. De gemoduleerde frekwentie wordt in een diskriminator omgezet in wisselspanning. Gekompliceerd, maar het resultaat is de moeite waardl

o

opening voor drukkompensatie membraan opening voor drukkompensatie

membraan

beschermkap tegenelektrode kwarts isolator - elektrische uitgang

elektronica. Omdat het membraan zo klein en licht is, is de frekwentiekarakteristiek van een kondensatormikrofoon bijzonder goed. De impedantiewaarde is afhankelijk van de versterker. De elektretmikrofoon is ook een kondensatormikrofoon. Het membraan bestaat uit elektretmateriaal, waarin de hoge voorspanning als het ware "ingevroren" is. Ter vergelijking: een magnetisch veld kan worden opgewekt door een stroom, die men door een spoel stuurt, maar het kan ook vast worden aangebracht in een permanente magneet. Elektretmateriaal is voor spanningen, wat staal is voor een magnetisch veld: eenmaal aangebracht blijft het elektrisch veld bestaan. Een voorspanning is dus niet meer nodig en de versterker is in het element geïntegreerd. Dat maakt elektretmikrofoons belangrijk goedkoper dan "echte" kondensatormikrofoons. De geluidskwaliteit is echter ook een stuk minder en ongeveer te vergelijken met die van een goede dynamische mikrofoon. De eerste elektretelementen hadden het nadeel, dat de aangebrachte lading na verloop van tijd minder werd; na ongeveer vier jaar was die gehalveerd. De moderne materialen houden het lan-

ger vol. Bij Sennheiser heeft men de "halfwaardetijd" van die moderne materialen nog niet kunnen meten, omdat die naar schatting ongeveer 15 jaar bedraagt. Volgens een heel ander principe werken HF-kondensatormikrofoons. Daarin wordt het kondensatorelement gebruikt als frekwentiebepalend element in een oscillatorkring. De frekwentie van de oscillator verandert als de kapaciteit van het element verandert, dus in hetzelfde ritme als de geluidstrillingen: er ontstaat een FM-signaal. In een diskriminatorschakeling wordt dat signaal gedetekteerd en vervolgens versterkt. Daarvoor is een flinke hoeveelheid elektronica nodig, maar dank zij konsekwente miniaturisering past alles in een behuizing van bescheiden afmetingen. Het zal wel duidelijk zijn dat dit alles de zaak er niet goedkoper op maakt: voor een HF-kondensatormikrofoon moet al gauw meer dan duizend gulden neergeteld worden en dat zie je er echt niet aan af. Maar het uiterlijk is niet belangrijk als het gaat om de beoordeling van een mikrofoon, want, zoals gezegd, de ene mikrofoon is de andere niet.

8

ri

spannmgS' bron 5 0 . . . 1 0 0 V'

1 0 0 . . . 1000Ma versterker

Hh

o

o

mikrofoonelement

kondensatoruitgang

13-

oscillator

.

k.

-•-

-•-

diskriminator

.L .k

LF-versterker

4 _

voeding »4776X-9

-«O

Een belangrijk onderdeel van de technische gegevens van een mikrofoon is de beschrijving van zijn richtingskarakteristiek, bijvoorbeeld "kogel", "nier", "supernier" of "acht". Wat wordt daarmee bedoeld? Met deze woorden wordt aangegeven in welke richtingen de mikrofoon gevoelig is voor binnenkomende geluidsgolven, en in welke richtingen juist niet of minder. De fotomontage van figuur 1 toont ons de neutrale, in alle richtingen (rondom; deftig gezegd: "omni-direktioneel") even gevoelige richtingskarakteristiek van een kogelmikrofoon. Alle mikrofopns met een kogelvormige richtingskarakteristiek bezitten een gesloten mikrofoonkapsel, zoals in figuur 2 is geschetst. Dat wekt mis-

schien in eerste instantie verbazing om dat het kapsel aan drie zijden gesloten is, maar voor de geluidsgolven maakt dat niets uit, want die doen er uit deze drie richtingen gewoon wat langer over om de voorkant te bereiken. Maakt men de achterkant van het mikrofoonkapsel open, zie figuur 3, dan wordt het van voren en van achteren ontvangen geluid opgepikt, en het uit zijrichtingen komend geluid onderdrukt. Niet dat dat laatste geluid niet wordt ontvangen, want dat is wel degelijk het geval. De zijkanten hebben immers, zoals we hebben gezien, geen afschermende werking. Nee, er gebeurt iets anders. De zij-geluiden hebben een gelijke uitwerking op de voorkant en op de achterkant van het mikrofoonkap-

membraan

kapsel

84779X-2

mikrofoonkarakteristieken

Figuur 1. De witte lijnen op deze foto maken duidelijk, uit welk gedeelte van de omgeving de mikrofoon geluid oppikt. In werkelijkheid Is deze ruimte natuurlijk veel groter en niet scherp begrensd. Deze mikrofoon vertoont een kogelkarakteristiek. Het eigenlijke opnemersysteem is hier niet ingetekend. Figuur 2. Slechts de voorkant van het membraan van een kogelmikrofoon ontvangt geluid. Het mikrofoonkapsel fungeert als een soort barometer. Het ontvangt geluid uit alle richtingen, net als de barometer de omgevingsluchtdruk registreert. Figuur 3. Bij mikrofoons met een acht-vormige karakteristiek leveren de van voren en van achteren invallende geluidsgolven een trilling van het membraan op, niet echter de uit zijdelingse richtingen binnenvallende geluiden.

Figuur 4. Het kapsel van deze mikrofoon, met een achtvormige karakteristiek, is zodanig verdraaid dat de gevoelige gebieden zich links en rechts van de mikrofoon bevinden.

3 membraan

j

1 -'''•'•'•'ï'^ïSSeOnfl

; ''•'•'i'r*y^^^^^9 nKfi«-:-:-:---v.w:-;^»ëëdn

^^^9 k aps 3\ £ 4779X-3

sel en heffen elkaar dus op. In figuur 4 ziet u de " a c h t " karakteristiek die daarvan het gevolg is. Men spreekt ook wel van een dipoolkarakteristiek. Een mikrofoonkapsel dat aan twee zijden open is werkt als een "drukgradiënt-opnemer", registreert dus geluidsdrukverschillen tussen de beide delen van het membraan. Overigens: in figuur 4 is het kapsel 90 graden gedraaid; de mikrofoon van figuur 4 is dus juist wèl gevoelig voor zijgeluid en ongevoelig voor vóór- en achtergeluid. De zijwanden van het mikrofoonkapsel moeten voldoende groot zijn, want anders heffen ook de "nuttige" geluiden, die je nou juist wil oppikken, elkaar op. De niermikrofoon is met name gevoelig voor geluid dat afkomstig is uit de halfbolvormige ruimte vóór de mikrofoon. Geluid van achteren bereikt het membraan langs de zijkanten van het

5

membraan

^^^^wK:*;*:> '•••••"é^^^

'^m

*'*'*''*^ïu8u8 |:|;-ï^^^B >X'SvWftftft

I™üQOM kanaaltjes

kapsel, èn dóór het kapsel, via een systeem van luchtkanaaltjes (zie figuur 5). De kanaaltjes geven het geluid vertraagd door, en wel zodanig dat het buitenom-geluid gelijk met het binnendoorgeluid het membraan bereikt. Oeze geluiden heffen elkaar op. Voor het geluid dat van voren komt geldt dit niet om dat er dan voor het binnendoor-geluid sprake is van een extra omweg, via de luchtkanaaltjes èn de zijkanten van het mikrofoonkapsel. De praktijk van een dergelijke mikrofoon is helemaal niet zo simpel als uit de zojuist gegeven beschrijving zou kunnen worden opgemaakt. De konstruktie is zelfs uitgesproken lastig. Zo moeten bijvoorbeeld de genoemde omwegen en de werking van de kanaaltjes voor alle frekwenties gelijk zijn. Allerlei natuurkundige wetten vertellen ons dat dat niet zondermeer het geval is. De mikrofoonbouwers gaan doorgaans uit van een vertakt systeem van kanaaltjes en holle ruimten. Er zijn ook mikrofooons met twee kapsels: één voor de hoge en één voor de lage fre-

kapsel

84779X-5

kwenties; een zelfde soort specialisatie dus als plaatsvindt in meerweg-luidsprekersystemen. De supernierkarakteristiek is in figuur 7 geïllustreerd. Ze worden ook wel "hypercardioïde" genoemd. De bundeling van de richtingskarakteristiek is aanmerkelijk scherper dan die van de nier- of kogelmikrofoon. Deze karakteristiek ontstaat uit een slimme kombinatie van de nier- en de achtkarakteristiek. De richtmikrofoon van figuur 8 toont een nog veel sterker gebundelde richtingskarakteristiek. Dergelijke mikrofoons worden heel vaak in tv-opnamestudio's gebruikt, in gevallen waarbij de mikrofoon uit het zicht (en dus op wat grotere afstand) moet blijven: een hoge gevoeligheid in (bijna) één bepaalde richting is dan heel belangrijk. Hoe zit zo'n richtmikrofoon in elkaar? Tussen de membraanzijde van het mikrofoonkapsel en de buitenkant van de mikrofoon bevindt zich een buis (figuur 9) die van gleuven is voorzien. Een geluidsbron die zich naast de lengte-as van de mikro-

foon bevindt (figuur 9a) bereikt het membraan via een groot aantal wegen met onderling verschillende weglengte. Het gevolg is dat ter plaatse van het membraan de diverse komponenten van het geluid elkaar min of meer opheffen. Alleen voor geluidsgolven die recht van voren komen is het elkaarophef-effekt minimaal omdat kwa lengte de direkte weg en de omwegen door een gleuf niet zo veel van elkaar verschillen. De ideale mikrofoon pikt alleen datgene op dat van hem wordt gevraagd; de ideale mikrofoon bestaat dus niet. Desondanks heeft de studio-technikus betrekkelijk weinig te klagen omdat hem immers een groot palet van mikrofoontypen ter beschikking staat, met eigenschappen naar keuze. Heel anders is het voor de audio-amateur gesteld. Hij moet een kompromis tussen zijn wensen en zijn budget zien te vinden. Hij is dus op zoek naar een "optimale" mikrofoon. In de regel zal dat een richtinggevoelige mikrofoon zijn (nier of supernier), want slechts zelden wil men geluiden uit alle richtingen

Figuur 5. Op een bepaalde manier gedimensioneerde kanaaltjes in de achterzijde van een mikrofoonkapsel zorgen ervoor dat de mikrofoon ongevoelig is voor geluiden die van achteren de mikrofoon komen. De kanaaltjes vertragen de geluidsgolven, zodat de van achteren komende geluidsgolven, die verschillende wegen afleggen, elkaar ter plaatse van het membraan opheffen. Figuur 6. In achterwaartse richting zijn mikrofoons met een niervormige karakteristiek ongevoeliger. Figuur 7. De supernierkarakteristiek levert een sterkere bundeling op dan de gewone nierkarakteristiek, zij het dat ze in achterwaartse richting minder ongevoelig zijn. Figuur 8. Met een richtmikrofoon kan men betrekkelijk ver van de mikrofoon verwijderde geluidsbronnen oppikken zonder al te veel storende bijgeluiden.

Figuur 9. Een van gleufjes voorziene buis zorgt ervoor dat er veel lange omwegen zijn voor geluiden die uit zijdelingse richtingen afkomstig zijn. Deze geluiden heffen elitaar ter plaatse van het membraan nagenoeg op. Figuur 10. Als men de mikrofoon in de spreekrichting opstelt kunnen allerlei vervelende bijgeluiden optreden. Beter is het om de mikrofoon lager op te stellen.

''\

geluidsbron

J

D D G D D D D^ Qi '

u D 0 D 0 0 G ^, 0

op de band hebben. De ervaring leert dat men na een eerste kennismaking versteld staat over de hoeveelheid geluid die een mikrofoon "hoort". Men dient niet uit het oog te verliezen dat mikrofoons, afgezien van hun richtinggevoeligheid, geen selektief oor bezitten, zoals wij mensen dat kennen. Vandaar dat opnamen met een richtinggevoelige mikrofoon in de regel aangenamer klinken dan opnamen met een type dat in alle windrichtingen even ontvankelijk is voor geluiden en geluidjes. Achtergrondlawaai treedt minder sterk op de voorgrond naarmate de mikrofoon dichter bij de "nuttige" geluidsbron staat opgesteld. Men moet de geluidsbron echter met de mikrofoon ook weer niet al te dicht benaderen, want dan dreigt weer het gevaar van oversturing van de mikrofoon, en daardoor vervorming. Voor sprekers is de beste afstand tussen mond en mikrofoon 30.. .50 cm. De exakte waarde kan men het beste proefondervindelijk vaststellen. In het geval van opnamen van gesproken tekst kan men de mikrofoon beter iets onder de lijn die de spreekrichting aangeeft plaatsen (zie figuur 10). Gevoelige mikrofoons zijn overigens niet altijd de beste oplossing, met name als ze op een geluidsinstallatie zijn aangesloten die, in kombinatie met de zaaiakoestiek, gevoelig is voor zogenaamde akoestische terugkoppeling, iets dat zich in

rondzingen uit. Tijdens liveoptredens bedienen de popmusici zich dan ook bij voorkeur van betrekkelijk ongevoelige mikrofoons die zich ondanks de welbekende hoge geluidssterkte vrijwel niets aantrekken van het feit dat er ook nog luidsprekers zijn. Het is daarbij wèl van belang dat de afstand popmusicus-mikrofoon zo klein mogelijk is. Ter onderdrukking van neigingen tot terugkoppeling wordt er nog wel eens van een tweede mikrofoon gebruik gemaakt. Die tweede mikrofoon bevindt zich in de buurt van de eerste mikrofoon en is niet bedoeld om "bezongen" of "besproken" te worden, maar om het omgevingsgeluid op te pikken. Dit signaal wordt elektrisch afgetrokken van dat van de eerste mikrofoon en wat houden we over? Juist, het signaal van de eerste mikrofoon, maar dan zonder achtergrondgeluiden. De beste manier om muziekopnamen te maken dient men proefondervindelijk vast te stellen. In principe richt men de mikrofoon op die opening van het muziekinstrument waar het geluid uitkomt. Dus bijvoorbeeld het "klankgat" van een gitaar of de "toeter" van een blaasinstrument. Maar een kleine afwijking van deze regel levert vaak veel betere resultaten op. Zo komt bijvoorbeeld de klank van een trompet veel beter over als de mikrofoon iets onder de lengte-as van de trompet is geplaatst. Bij

blaasinstrumenten met kleppen en/of gaten, bijvoorbeeld fluiten, komt het geluid voor een groot deel uit de gaten. Ook een richtmikrofoon neemt tot op zekere hoogte nevengeluiden op. In grotere ruimten en in zalecL zijn_dat meestal reflekties ("echo's") van geluid dat via de wandipn en het plafond wordt weerkaatst, en die in de vorm van nagalm een ruimtelijke indruk bewerkstelligen. In het geval van opnamen van solisten of van een koor met één enkele mikrofoon moet altijd met de afstand worden geëxperimenteerd. Een opstelling te dichtbij heeft een nogal droge klank tot gevolg; bovendien zijn kleine artistieke "foutjes" en andere bijgeluiden goed te horen. Maakt men echter de afstand te groot, dan is de invloed van de nagalm te groot en klinkt het geheel onduidelijk, om niet te zeggen diffuus. Men ziet dat voor de juiste opstelling en plaatsing van mikrofoons alleen maar globale richtlijnen gelden. Voor het overige hangt de gekozen opstelling samen met zaken als de persoonlijke smaak en de persoonlijke wensen van de amateurgeluidstechnikus. Met name hier geldt dat de praktijk van het uitproberen sneller werkt dan de theorie van het "waarom?". Of, vrij naar het Engels: het bewijs van de mikrofoonpudding is het eten ervan.

De herfst heeft zijn mooie dagen, die echter steeds korter worden. De nachten zullen logischerwijze langer worden. Het duurt dan niet lang meer, of het is 's morgens nog donker als men van huis weggaat. En 's middags blijkt de schemer al weer vroeg ingezet te hebben. Fietsers in dit donkere jaargetijde moeten zorgen dat de verlichting goed werkt. Niet zo zeer om zelf meer te kunnen zien, dat lukt in de regel wel, maar veel meer om gezien te worden. Het is dus een kwestie van veiligheid. Een in donkere kleding gestoken fietser die bij schemer of duisternis onderweg is zonder ontstoken fietsverlichting, en zonder allerlei wettelijk voorgeschreven reflektoren, brengt zichzelf en andere verkeersdeelnemers in gevaar. Okee, als de fietsverlichting het wèl doet ziet het er al heel wat beter uit. Maar je zal maar als eenzame fietser een onverlicht kruispunt over moeten steken. Gewoon doorrijden? Dan wordt hij wellicht geschept door een soortgenoot waarvan de verlichting niet brandt. En stoppen om rustig uit te kunnen kijken? Dan doven de lampen en vormt men een dankbaar obstakel om van de sokken te worden gereden. Met enige moeite is het uitgaan van de fietsverlichting bij stilstand te voorkomen. Daarmee is de veiligheid van de fietser zéker gediend.

Normale fietsverlichting . ledereen weet dat hiervoor een fietsdynamo, twee lampjes en bedrading (inklusief een goed geleidend fietsframel) nodig zijn. De schakeling van deze drie onderdelen is in figuur 1 geschetst. De door de dynamo G opgewekte wisselspanning wordt direkt doorgegeven aan de lampjes

automatische fietsverlichting Lal (vóór) en La2 (achter). Het zal duidelijk zijn dat de lampjes uit zijn zodra de fietsdynamo, om welke reden dan ook, stil staat; domweg omdat er dan geen wisselspanning wordt opgewekt.

Elektronische fietsverlichting De stap van een standaard-

naar een luxe fietsverlichting vergt slechts een klein beetje elektronica. Wat dan wel? Figuur 2 geeft het blokschema. Eerst de afzonderlijke blokken: blok A stelt de fietsdynamo G voor; blok B bestaat uit een serieschakeling van vijf NiCd-akku's en blok C verzorgt de omschakeling van A naar B en van B naar A, al naar gelang de bewegingstoestand van de fietsdynamo. De dynamo-

spanning wordt, indien aanwezig, gebruikt voor het bijladen van de NiCd-akku's en voor de sturing van de lampjes. Zodra de dynamospanning wegvalt, verbindt de elektronische schakelaar in blok C de lampjes door met de NiCd-akku's van blok B. Dat blijft echter niet oneindig lang zo. Na enige tijd wordt teruggeschakeld naar de dynamo. Staat die nog steeds stil, dan wordt

La2 achter

Figuur 1. De normale fietsverlichting zit heel simpel in elkaar: een fietsdynamo, twee lampen en de elektrische verbindingen; méér niet. Figuur 2. Het blokschema van de automatische fietsverlichting. Op passende tijdstippen wordt er van fietsdynamo naar NiCd-akku's omgeschakeld, of omgekeerd. Figuur 3. Het komplete schema van de automatische fietsverlichting.

de fietsverlichting helemaal uitgeschakeld.

Het schema (figuur 3) De NiCd-akku's, vijf stuks die elk 1,2 volt afgeven, worden via Dl door de fietsdynamo bijgeladen, uiteraard alleen wanneer de laatste aktief is. De diode is nodig omdat de dynamo een (sinusvormige) wis-

selspanning levert en omdat voor het laden (pulserende) gelijkstroom nodig is. Daarmee is blok B van figuur 2 behandeld. Iets meer tijd vergt de bespreking van de uitwerking van blok C. In het normale geval, dus bij draaiende fietsdynamo, is het relais Rel zó geschakeld dat het schakelkontakt zich in de getekende positie bevindt. Gevolg: de dynamospanning wordt aan de

lampjes Lal en La2 doorgegeven. Tegelijkertijd wordt kondensator C2 via D5 en R3 tot vrijwel de topwaarde van de dynamospanning opgeladen; hetzelfde gebeurt met Cl, via D3 en D4. De spanning over Cl is lager dan die over C2 omdat er nu eenmaal een spanning over de zenerdiode D3 staat. Aangezien Cl veel kleiner is dan C2, is Cl sneller opgeladen dan C2. Het

wekt dan ook geen verbazing dat transistor T3 al snel gaat geleiden, met als gevolg dat de basis van T2 aan massa ligt. De transistoren T l en T2 kunnen nu dan ook niet geleiden, ook al is de spanning over C2 op zichzelf hoog genoeg om dat via R1 te kunnen bewerkstelligen. De kollektorstroom van T3 wordt via R1 aan C2 onttrokken; C2 wordt overigens permanent

via D5 en R3 bijgeladen. Tot zover de normale situatie. Nemen we aan dat de fietser stopt. De dynamo levert dan geen spanning meer. De laadstroom voor Cl en C2 valt weg. Daardoor ontlaadt Cl zich relatief snel via R2 en T3, als basisstroom van T3. Als Cl voldoende ver ontladen is gaat T3 sperren; de blokkade op T2 en T3 wordt opgeheven. De relatief grote kondensator C2 is nog lang niet aan het einde van zijn ontlaad-latijn en levert nu via R1 basisstroom voor T2, in plaats van de kollektorstroom van T3. Ook T l geleidt, het relais Rel wordt bekrachtigd

en het schakelkontakt verandert van positie. Nu zijn de beide fietslampjes met de NiCd-akku's doorverbonden en blijven dus hun verlichtingstaak vervullen. Maar ja, C2 bezit geen oneindig grote lading en er komt een moment dat de koek op is. Dan is er geen basisstroom meer voor T2 en sperren Tl en T2. Het relais valt af en de schakelkontakten nemen de in figuur 3 aangegeven rustpositie weer aan: de lampjes "hangen" weer aan de fietsdynamol De tijd tussen het wegvallen van de dynamospanning en het "terug naar af" gaan van het relais hangt voornamelijk af van de waarden van C2 en R1. Met de aangegeven waarden bedraagt de stilstandsbrandtijd van de fietsverlichting ongeveer anderhalve minuut. Wie dat langer wil hebben verhoogt R1 of C2 en wie dat korter wil hebben verlaagt R1 of C2. Wat gebeurt er als er na een korte stop weer gefietst

wordt terwijl de fietsverlichting nog op de NiCd-akku's brandt? Eigenlijk niets bijzonders. Zodra de dynamo weer spanning opwekt, wordt Cl opnieuw opgeladen en geleidt T3. Daardoor kunnen Tl en T2 niet (meer) geleiden, zoals we hebben gezien. De stilstandsbrandtijd wordt direkt onderbroken want het relais keert terug naar de rustpositie. Ook C2 wordt weer opgeladen en in elektronisch opzicht staat alles startklaar voor een volgende tussenstop. Indien de fietstocht is afgelopen is het natuurlijk pure energieverspilling om de lampjes nog een tijdje op de akku's te laten branden. Vandaar de aanwezigheid van de drukschakelaar SI. Als die schakelaar wordt ingedrukt wordt C2 in één klap ontladen. Aan een noodzakelijke voorwaarde voor geleiding van de Darlington T1/T2 wordt dan niet voldaan; het relais kan

dus nooit de rustpositie verlaten en de lampjes kunnen dus geen stroom aan de akku's of de inmiddels stilstaande dynamo onttrekken en gaan dus een donkere tijd tegemoet. Nu nog een paar details en dan zijn we er. ledere fietser weet dat hoe sneller de pedalen rondgaan, des te feller de lampjes branden. Teneinde te voorkomen dat er een al te groot verschil in lichtintensiteit ontstaat tussen dynamoverlichting en akku-verlichting is de zenerdiode D3 in de schakeling opgenomen. Zodra de dynamospanning tot onder een volt of vijf zakt krijgt Cl geen laadstroom meer, T3 spert en Tl & T2 kunnen gaan geleiden. Met andere woorden: de omschakeling van dynamo op akku's vindt al plaats voordat de fiets helemaal stilstaat. Dat betekent dus extra licht tijdens de laatste meters vlak voor de stop. Dus extra veiligheid.

Onderdelenlijst R1 = 680 kQ R2 = 330 kQ R3 = 100 Q R4 = 1 kQ Cl = 330 nF C2 = 22 nF/16 V Dl = 1N4001 D2,D4,D5 = 1N4148 D3 = zenerdiode 4,7 V/ 400 mW T l = BC557B T2,T3 = BC547B En verder:

o

1 Elexprint maat 1 Rel = relais 6 V 1 x om bijvoorbeeld Siemens E-kaartrelais V2307-A001-A101 SI = drukschakelaar maakkontakt 6 soldeerpennen ^ 1,2 mm soepel montagedraad, kast/e, montagemateriaal, enz. 5 nicd-akku's (penlight-model) met houder Geschatte onderdelenkosten: f AS,— (inkl. relais, nicdakku's en print) Figuur 4. Zó monteert u de onderdelen op de Elexprint.

u

Rest nog het nut van weerstand R4. Deze voorkomt overdag, wanneer de dynamo van het wiel is ontkoppeld, dat het relais in een 50 Hz-ritme gaat klapperen bij aanraking met een vinger van aansluitpunt 1.

De praktijk (figuur 4) Er is niet bepaald veel plaats op een fiets te vinden om de schakeling te herbergen. Een kompakte bouw is dan ook wenselijk. De komponentenopstelling van de schakeling, op een standaard-Elexprint maat 1, is zodanig gekozen dat er van die print nog een stukje afgezaagd kan worden. Zie figuur 4. Het is natuurlijk ook mogelijk om het vrije gedeelte van de Elexprint te bestemmen voor de NiCdakku's. Verreweg de meeste plaats wordt door het relais Rel ingenomen. De bouw is overigens niet al te problematisch. De basisaansluitingen van T l en T2 moeten iets naar buiten verbogen worden om ze in de juiste gaatjes te kunnen steken. Bij de dioden en de elko C2 moet men goed letten op de korrekte polariteit van de aansluitingen. De schakeling is door ons met een Siemens-relais uitgeprobeerd. Het typenummer staat vermeld in de onderdelenlijst. Er zijn uiteraard ook andere 6 V-relais geschikt. De weerstand van de bekrachtigingsspoel van het relais dient zo hoog mogelijk te zijn (minstens 80 ohm), want dan' blijft het stroomverbruik, uit de akku's wel te verstaan, akseptabel laag. Een hoog stroomverbruik heeft immers een snellere ontlading van de akku's tot gevolg, of anders gezegd: er moet méér bijgeladen worden, ofwel harder getrapt worden. Een bijzonder spaarzaam met stroom omspringend relais is een zogenaamd reed-relais (5 V), dat

er kwa vormgeving uitziet als een IC, met een DILbehuizing. Het is te overwegen om diode Dl weg te laten. De akku's worden dan niet bijgeladen door de fietsdynamo en moeten dan dus thuis, met behulp van een NiCd-oplaadapparaat worden opgeladen. Deze mogelijkheid is interessant omdat er dan beduidend minder spierarbeid hoeft te worden verricht door de, toch al door duisternis gekwelde fietser. Wanneer de print geheel is "gekomponeerd" volgens de "partituur" van figuur 4, wordt deze eerst getest, zonder dynamo, NiCd-akku's en lampjes. Daarvoor hebben we een 9 V-batterij en een multimeter nodig. Die 9 volt is weliswaar aanzienlijk hoger dan de normale voedingsspanning van de schakeling, maar er kan niets kapot gaan. De batterij wordt aangesloten tussen aansluiting 1 en massa. Met de multimeter stelt men vast dat de spanning over C2 als alles goed is ca. 8 volt bedraagt. Verder meet u de spanning tussen de anode van D3 en massa; deze spanning moet ongeveer 4,5 volt bedragen. Nu volgt een gehoortest. De batterij sluiten we nu aan tussen punt 2 en massa. Zodra dat is gebeurd trekt het relais aan en dat is duidelijk te horen. Direkt daarna wordt SI ingedrukt, waardoor C2 in één klap ontlaadt. We horen dan als het goed is het relais terugklappen naar de rustpositie. Een laatste test. Leg de batterij gedurende ca. vijf sekonden aan punt 1 en daarna aan punt 2 van de schakeling. Het relais trekt direkt aan en blijft in deze toestand zolang SI niet wordt ingedrukt. Pas wanneer Cl via R1 en T2 langzaam ontladen is, gaat het relais terug naar de rustpositie. Ook dat is duidelijk hoorbaar. Als het resultaat van al deze

proefjes positief is, zijn we toe aan de inbouw in een passend kastje. Dat is niet zo'n probleem; in de onderdelenhandel zijn passende kastjes te koop. Maar waar moet het kastje worden geplaatst? Zoveel mogelijkheden zijn er niet op een fiets. We geven een suggestie. Het geheel van kastje plus inhoud kan worden ondergebracht in een zadeltasje. Dit lijkt ons verreweg de meest elegante oplossing. De bedrading naar de fietsdynamo en de lampjes vanuit het zadeltasje is een fluitje van een cent. Nog één algemene opmerking. De fiets zal nu als hij stilstaat beter en sneller gezien worden door achterop of tegemoet komend verkeer. In zijdelingse richtingen blijft de zichtbaarheid nog steeds betrekkelijk problematisch. Allerlei verkeerswettelijke regels staan het gebruik van zij-lampen niet toe. Het is raadzaam om zogenaamde spaakreflektoren te monteren. Allerlei instanties die met de verkeersveiligheid te maken hebben kunnen u hierover verder informeren. Wij wensen u toe dat u lange tijd van deze schakeling gebruik mag maken.

Het gebeurt nogal eens dat men noodgedwongen nnet de computer van iemand anders werkt (op scholen en bedrijven bijv.). De eigenaar daarvan vindt liet jammergenoeg niet altijd even prettig dat er allerlei zelfbouwapparaten op die computer worden aangesloten. Men Is bang dat er iets kapot gaat, bang dat de fabrieksgarantie zal vervallen.. .etc. etc. Ergens wel begrijpelijk, maar heel onplezierig als men net een leuk besturingsprogramma voor een of ander apparaat heeft ontworpen. Wat dan? De hele zaak maar weer vergeten? Dat hoeft gelukkig niet. Met deze schakeling is het mogelijk uw zelfbouwapparaat door de computer te laten besturen, zonder het daadwerkelijk op de computer aan te sluiten. Dit "computeroog" houdt namelijk letterlijk en figuurlijk een oogje op de uitgangssignalen van de computer; m.a.w. het maakt een optische koppeling tussen de computer en het te besturen apparaat mogelijk. Vanzelfsprekend funktioneert het " o o g " alleen bij computers die uitgerust zijn met beeldscherm (TV of monitor) en beschikken over wat eenvoudige grafische mogelijkheden, want anders valt

0-X

R5|Xi LDR 07

LDR 07

i (2>^

Foto. Hier is goed te zien hoe de LDR's zijn ingepaict om ze tegen omgevingslicht af te schermen. Figuur 1. Zoals te zien gaat het bij het computeroog in wezen om een vrij eenvoudige schakeling. Daarom is het ook niet zo'n bezwaar om er een aantal van op te bouwen, in het geval men behoefte heeft aan meer stuur-uitgangen. Figuur 2. Uit dit vervangingsschema blijkt dat P1, R5 en R6 samen een brugschakeling vormen.

omputeroog

er voor het computeroog niet zo bar veel te zien natuurlijk!

De schakeling Het wordt nu tijd dat we de schakeling eens onder de loep nemen. Figuur 1 laat zien dat die echt niet zo moeilijk is. Het eigenlijke " o o g " wordt

gevormd door de beide lichtgevoelige weerstanden (LDR) R5 en R6. Ze vormen samen met PI een brugschakeling. In het schema van figuur 1 blijkt dat misschien niet zo duidelijk; daarom hebben we in figuur 2 R5, R6 en PI nog eens apart getekend, waarbij potmeter PI in twee afzonderlijke weerstanden is

opgesplitst. Nu is voor iedereen duidelijk dat het om een brugschakeling gaat. Aan die brug is een opamp aangesloten welke als komparator dienst doet (in het volgende nummer wordt daar wat dieper op ingegaan). De opamp wordt gevolgd door een stuurtransistor (Tl) en een indikator-

schakeling bestaande uit R2, R3 R4, T2 en Dl.

Funktie

gang. De uitgang van de opamp wordt dan logisch 1, waardoor T l gaat geleiden en de schakeluitgang aan massa wordt gelegd (het relais trekt aan). Tegelijk gaat ook T2 geleiden, zodat de LED nu oplicht.

De bedoeling is dat u de computer zó instrueert dat hij op het nnonnent dat het apparaat in l<westie aangestuurd moet worden, een licht en een donker vlakje Opbouw op het beeldscherm laat verVoor de schakeling hebben schijnen. Hoe groter het we maar ongeveer de helft kontrast tussen beide vlaknodig van een Elex-printje jes, des te beter de zaak formaat 1. Figuur 3 toont de werkt. Uitschakelen van het door ons ontworpen lay-out. apparaat geschiedt uiteraard De beide LDR's worden door de vlakjes weer van door middel van soepele het scherm te laten vermontagedraad met de print dwijnen. verbonden. Het beste is om De aan- of afwezigheid van de LDR's met plakband of de kontrasterende vlakjes krimpkous flink in te pakwordt door het "computerken, zodat ze alleen maar o o g " geregistreerd en de vlakjes op het beeld(m.b.v. bijv. een relais) scherm "zien" en het omgegebruikt om het apparaat te vingslicht geen roet in het aktiveren. Daartoe worden eten kan gooien. Daarna R5 en R6 (met hun lichtgekunnen ze gewoon met een voelige kant!) op het beeldstukje plakband tegen het scherm bevestigd; R5 op de scherm worden geplakt. plaats waar het donkere vlakje verschijnt en R6 op Opmerkingen (tips) de plaats van het lichte vlakje. Vervolgens wordt PI Handige programmeurs kunzo ingesteld dat de aan R5 nen met een klein beetje liggende deelweerstand meer moeite de bedrijfsze(P1/1 in figuur 2) net even kerheid van de schakeling groter is dan de aan R6 lignog verder verhogen; namegende (P1/2). lijk door het programma zó Zolang de bewuste vlakjes op te zetten dat gedurende niet op het beeldscherm de "uit-toestand" de vlakjes zichtbaar zijn, krijgen de niet verdwijnen maar van beide LDR's ongeveer plaats verwisselen. Voor de dezelfde hoeveelheid licht. LDR's is dan het verschil Hun weerstandswaarde is tussen de " a a n " - en " u i t " dus ook ongeveer even toestand nog gemakkelijker groot. Omdat P1/1 echter te herkennen en er wordt wat groter is dan P1/2, is de wat minder hinder onderspanning op het knooppunt vonden van eventuele sterke P1/R5 (de "-(-"-ingang van lichtbronnen in de onmiddelde opamp) iets kleiner dan lijke omgeving. op het knooppunt P1/R6 Bij aansluiting van een relais (de "—"-ingang). De uitgang dient men twee dingen in van de opamp ligt daardoor de gaten te houden: Op de op logisch "O" en T l spert.eerste plaats mag de stroom De spanning op de schakeldoor de relaisspoel ( = de uitgang is nu (bijna) 5 V. kollektorstroom van Tl) niet Zodra de beide vlakjes op hoger zijn dan 100 mA. Dat het beeldscherm verschijhoudt in dat de weerstand nen, neemt de weerstand van de relaisspoel bij 5 V in van R5 toe, terwijl die van elk geval groter dient te zijn R6 juist daalt. Daardoor dan 50 Q. Op de tweede wordt de spanning op de plaats moet aan het relais "-i-"-ingang van de opamp een zogeheten vrijloopdiode I groter dan op de "-A^min^ua 41N4148) parallel w o r d e n * - ! - -

geschakeld. In het schema is deze gestippeld getekend. Heeft het relais dat men wil gebruiken een lagere spoelimpedantie dan toegestaan, dan kan eventueel voor T l een wat zwaardere transistor (bijv. BC 141) worden genomen — ook de vrijloopdiode dient in dat geval tegen de hogere stroom bestand te zijn! De stroomverzorging van het computeroog is gelukkig niet al te kritisch: het gemakkelijkst is natuurlijk om de 5 V-voeding van de computer te gebruiken, maar als dat niet lukt kan ook een andere simpele voeding worden gebruikt met een spanning tussen 5 en 9 V. Heel geschikt is bijv. de in het juninummer gepubliceerde "standaard-voeding". Met een bétterij gaat het natuurlijk ook. Maar als er een kleine 9 V-batterij gebruikt wordt, dan moet de weerstand van de relaisspoel liefst 90 Q of hoger zijn, anders wordt het stroomverbruik te hoog. Wanneer één uitgang niet voldoende is, dan bouwt men simpelweg twee of meer schakelingen op; op de print is sowieso plaats voor een dubbele versie. Wél dient de computer dan zodanig te worden geïnstrueerd dat de verschillende benodigde lichte en donkere vlakjes op het juiste tijdstip op het beeldscherm verschijnen.

Figuur 3. Het opzetten van de schakeling op een Elex-printje formaat 1 is eerder een kwestie van minuten dan van uren. Onderdelenlijst R1 = 10 kQ R2,R3 = 3,3 kö R4 = 330 Q R5,R6 = LDR 07 PI = 50 kS Instelpot Dl = LED T l = BC 547B T2 = BC 5578 IC1 = CA 3140 diversen: standaard-print formaat 1 plakband of krimpkous ivoor de LDR's) litzedraad 9 V-batterij of 5 V-netvoeding Geschatte onderdelenkosten: f 2 4 , - (inkl. print)

O

radiotechniek anno 1900 De schakeling van figuur 1 zal de meeste lezers bekend voorkomen. Het is een LCkring, een parallelschakeling van een spoel en een kondensator. In ieder willekeurig schema van een radiozender of -ontvanger kunt u er één of meer aantreffen. Ze hebben namelijk de nuttige eigenschap, een uitgesproken voorkeur te vertonen voor één bepaalde frekwentie en dat is juist het punt, waar in de radiotechniek alles om draait. Maar hoe werkt zo'n LC-kring nu precies? De beide komponenten hebben voor een wisselspanning een frekwentie-afhankelijke weerstand, die we Impedantie noemen. De impedantie van een kondensator daalt als de frekwentie hoger wordt, ongeveer zoals in figuur 2a. De impedantie van een spoel daarentegen stijgt bij een hogere frekwentie (figuur 2b). Als de twee elementen parallel worden geschakeld, krijgen we het diagram van figuur 2c: midden op de "bult" ligt de uitverkoren frekwentie, waarvoor de Impedantie het

hoogst is. Lagere frekwenties worden in toenemende mate kortgesloten door de spoel, hogere door de kondensator. De centrale frekwentie, resonantiefrekwentie genaamd, kan als volgt worden berekend: f

= ''®®

1 2 TI X \ / L

X C'

De waarde van de spoel wordt uitgedrukt in H (Henry) en die van de kondensator in F (Farad). 2?! is gelijk aan 6,28... en de resulterende frekwentie is in Hz (Hertz). In ontvangers worden parallelkringen dus gebruikt om alleen de ontvangstfrekwentie uit te filteren. Maar ook in zenders zijn ze onmisbaar, omdat die slechts één bepaalde frekwentie mogen produceren. Wat dacht u van een demonstratie? Er is niet veel voor nodig: een elektrische bel, een 4,5-voltbatterij, een oude draaikondensator uit een middengolfradio (één pakket platen gebruiken; met een kleine draaikondensator van 500 pF gaat het ook) en tenslotte een spoel die bestaat uit 20 windingen geïsoleerd koper-

draad om de kartonnen koker van een rol toiletpapier. Schema en foto (figuur 3 en 4) laten duidelijk zien, hoe het geheel wordt opgebouwd. Zoals bekend produceren elektrische bellen een hoop storing over een breed frekwentiegebied. Onze zendschakeling stoort minder, omdat de LC-kring wisselspanningen onder en boven de resonantiefrekwentie onderdrukt. Stoorspanningen op de resonantiefrekwentie komen juist erg goed door. Dat kunnen we nagaan door ze af te luisteren op een middengolfradio. De antenne- en aardaansluitingen van onze "zender" kunnen, indien mogelijk, op de radio worden aangesloten, maar ook zonder rechtstreekse verbinding zal het geval funktioneren. Afstemmen kan op twee manieren: met de variabele kondensator of met de afstemknop van de radio. Natuurlijk is deze zender allesbehalve perfekt. Vooral de reikwijdte is zeer klein, hoogstens een paar meter, en dat is maar goed ook. Er

zijn al piratenzenders genoeg! Een natuurkundige zou de werking van de schakeling anders verklaren dan wij dat gedaan hebben: door de stroomimpulsen van de bel wordt de trillingskring "aangestoten", net als de slinger van een klok, die een duwtje krijgt. Theoretisch zou de trilling dan tot in het oneindige moeten doorgaan. Een deel van de energie wordt echter omgezet in warmte en een ander deel wordt uitgezonden, zodat de trilling spoedig "uitdooft". Even later geeft de onderbreker van de bel een volgend duwtje om de zaak opnieuw aan te slingeren. Dit telkens onderbroken zenden is in de luidspreker te horen. Hoe komt het, dat de trilling in een LC-kring even in stand blijft? In rusttoestand is het kontakt aan de klepel gesloten. De batterijstroom vloeit door de magneetspoel van de bel en dan door spoel L van de LC-kring. In L wordt daardoor een magnetisch veld opgebouwd. Als de klepel aantrekt, wordt het kontakt met de

kondensator impedantie

Figuur 1. Een LC-parallelkring tussen antenne en aarde filtert de frekwentie van één zender uit. Zo ongeveer ziet de ingangskring van een radio er uit. Figuur 2. Bij lage frekwenties werkt de spoel als een kortsluiting en bij hoge de kondensator. De resonantiefrekwentie kan ongehinderd doorgaan.

batterij verbroken. Het magnetisch veld in spoel L verdwijnt, maar juist dat veroorzaakt weer even een tegengestelde stroom in L. Door die stroomstoot wordt C opgeladen. (Bijna) alle in de trillingskring aanwezige energie bevindt zich dan in de kondensator. Niet voor lang, want die ontlaadt zich weer over de spoel en dan herhaalt het hele proces zich van voren af aan. De heen- en weer gaande stroom wordt steeds kleiner omdat de spoel en de verbindingsdraden een zekere (ohmse) weerstand hebben, waardoor telkens een gedeelte van de stroom in warmte wordt omgezet. Omstreeks de eeuwwisseling

4

1^ I i

werkten de eerste zenders volgens het hierboven beschreven principe. Ook de zender, waarmee op 15 april 1912 de marconist van de "Titanic" zijn laatste SOSsignalen gaf, was zo'n vonkzender.

Figuur 3. De simpelste middengolfzender. De stroomstoten, veroorzaakt door de onderbreker van de bel, laten de trillingskring resoneren. Figuur 4. De zender is gereed voor gebruik. Een herinnering aan de jaren rond 1900, toen de radio nog in zijn kinderschoenen stond.

Mikrofoons, de oren van de elektronica, zetten geluidstrillingen om in minieme elektrische wisselspanningen. Omdat die spanningen zo klein zijn (hoogstens enkele tientallen millivolts), hebben voor mikrofoons geschikte versterkers speciale ingangen, waarachter eerst een voorversterker geschakeld Is. Pas daarna is

m i krofoon versterker met fantoomvoeding het signaal groot genoeg om de versterker helemaal uit te sturen. Op het eerste gezicht is nóg een voorversterker dus vrij overbodig. De hier beschreven versterker dient echter niet om het signaal extra op te peppen, maar om iets te doen aan de storingsgevoeligheid van de mikrofoonkabel. Want zelfs een goede kwaliteit afgeschermde kabel pikt onvermijdelijk bromstoringen op, als hij langer is dan een paar meter. Als het milieu dan ook nog (elektrisch) vervuild wordt door lichtregelingen met triacs of thyristors (disco, toneel), dan kan het signaal volkomen onbruikbaar worden. Gelukkig kan het probleem helemaal worden opgelost door

het mikrofoonsignaal "symmetrisch" naar de versterker te voeren, zoals dat in professionele installaties altijd gebeurt. En dat is nu precies, wat we met deze versterker bereiken. De schakeling bestaat uit twee delen. Het eerste deel zit bij of in de mikrofoon, het tweede deel bij of in de versterker. In het blokschema (figuur 1) zien we, dat het mikrofoonsignaal eerst 10 X wordt versterkt, en wel vóórdat de storingen het kunnen beïnvloeden. Dan komt de twee-aderige afgeschermde kabel. De twee aders voeren het signaal, de afscherming mag niet met één van de twee aders verbonden zijn. Misschien hebt u al gezien, dat blok A geen aparte aanslui-

tingen heeft voor de voedingsspanning. Dat hoeft in dit geval ook niet: de benodigde spanning wordt toegevoerd via één van de signaaladers van de mikrofoonkabel (positief) en de afscherming (massa). Daarmee vervalt de noodzaak om, behalve het printje met de schakeling, ook nog een batterij aan of in de mikrofoon te bevestigen. Dit soort voeding via de signaalleiding wordt in de professionele sektor al tientallen jaren toegepast bij kondensatormikrofoons en staat aldaar bekend onder de naam "fantoomvoeding". Blok B, de tweede versterkertrap, bevindt zich aan het eind van de keten. Hier wordt het signaal nogmaals zodanig versterkt, dat het

op de band-, tuner- of AUXingang van iedere versterker kan worden aangesloten. Maar nogmaals, de storingsongevoeligheid wordt niet in de eerste plaats bereikt door deze extra versterking, maar door de symmetrische signaalvoering. Hoe werkt dat nu precies? Normaal gesproken wordt één aansluiting van het mikrofoonelement gebruikt als signaaluitgang en de andere als massa. De afgeschermde kabel heeft dan een signaalieiding en een nulleiding. Meestal neemt men een één-aderige kabel, waarbij dus de afscherming wordt misbruikt als nulleiding. Deze manier van aansluiten heet "asymmetrisch". Wij doen het anders. De voorversterker in blok A

9V

± ia

x10

-O I

i «

i

I

I

I I I •I l I I

- t l I ' I I

y

I

^-^

i ^ »

•O

Figuur 1. "Fantoomvoeding" betekent, dat de mikrofoonvoorversterker zijn voedingsspanning krijgt via de signaalieiding.

heeft twee uitgangen. De ene { + ) \s ten opzichte van massa de signaaluitgang en de andere ( —) voert hetzelfde signaal, maar dan in tegenfase. Als we deze twee signalen zouden samenvoegen en verder versterken, zou er absoluut niets te horen zijn: ze heffen elkaar op (figuur 2). Daarom wordt in blok B één van de signalen "gespiegeld" en vervolgens bij' het andere opgeteld, wat in een verdubbeling van de signaalspanning resulteert. Stoorsignalen echter krijgen het heel wat moeilijker. Omdat beide aders van de kabel parallel lopen en ook dezelfde vorm en afmetingen hebben, zullen de stoorsignalen aan het eind van de leiding gelijk zijn en in fase. Als dan in blok B één van de signalen 180° in fase gedraaid wordt, heffen de stoorsignalen elkaar op.

Figuur 2. De versterker in biol< A produceert twee identieice wisselspanningen, die echter 180° in fase verschoven zijn. Figuur 3. Het mikrofoonsignaal verlaat versterkt blok A in " n o r m a l e " en "omgekeerde" fase. Door het samenvoegen van beide signalen in blok B verdwijen eventuele stoorsignalen. Het oorspronkelijke signaal blijft over en w o r d t nogmaals versterkt. Figuur 4. In het schema kunnen w e duidelijk de twee delen van de schakeling onderscheiden: links blok A , rechts blok B. De verbinding tussen de t w e e delen Is symmetrisch: ten opzichte van massa twee identieke signalen, die in tegenfase zijn. De uitgang van blok B levert nog maar één signaalspanning en is dus asymmetrisch.

D-

AJ\f

Het schema In figuur 4 is duidelijk te zien, dat het schema uit twee delen bestaat. De kabel is aangesloten tussen

B10

iR3

rSHs

6V

HIH I 16V

9V«=1mA

rnR?

T2

•-m

riRM

>^

I

I Cj

I—^^l4^ \é)

T1,T2,T3 = BC 549C, BC 550C R5 T4,T5 = BC 559C, BC 560C

53

de punten 3/4 en 374'; links daarvan vinden we blol< A, rechts blok B. Transistor T l versterkt het mikrofoonsignaal ongeveer 10 x . Die versterkingsfaktor wordt In de eerste plaats bepaald door de verhouding kollektorweerstand/emitterweerstand (R5/R6). Geeft de mikrofoon bijvoorbeeld een spanning af van 10 mV, dan is de signaalspanning aan de koliektor van T l al 100 mV. Transistor T2 stuurt deze versterkte signaalspanning twee maal de kabel in: vanaf de punten 3 en 4. Afgezien van R7 lijkt het op het eerste gezicht alsof T2 " i n de lucht" hangt. Dat is natuurlijk niet zo: zijn koliektor- en emitterweerstand bevinden zich in blok B (R8 en R9). Omdat beide weerstanden een waarde hebben van 1 kQ, zijn de wisselspanningen aan koliektor en emitter gelijk. Ze zijn ook eikaars tegengestelde; dat is namelijk bij koliektor- en emitterwisselspanningen altijd het geval. Door het verplaatsen van die twee weerstanden naar blok B is ook meteen het voedingsprobleem opgelost: T2 krijgt zijn voedingsspanning via de signaalleiding. R7 voorziet T l van de benodigde stroom, die wordt afgevlakt door C3 om te voorkomen dat signalen uit blok B in de voorversterker roet in het eten gaan gooien. De massaverbinding tussen blok A en blok B

wordt verzorgd door de afscherming van de mikrofoonkabel. Eigenlijk wordt de symmetrie nu enigszins verstoord, doordat voor wisselspanningen R7 parallel ligt aan R8. In feite is daardoor de kollektorweerstand iets kleiner dan de emitterweerstand R9. In de praktijk maakt het allemaal niet veel uit. Perfektionisten kunnen een weerstand van 15 k parallel schakelen aan R9; dan is het probleem opgelost. T3 en T4 moeten één van de twee signalen omkeren en ze vervolgens bij elkaar optellen. Ook dat klinkt ingewikkelder dan het is. T3 is namelijk een NPN-transistor, die meer in geleiding komt naarmate de basisspanning hoger wordt. T4 is een PN P-transistor: die gaat meer geleiden als de spanning aan de basis lager wordt. Van de mikrofoon afkomstige signalen sturen dus, omdat ze eikaars tegengestelde zijn, beide transistors tegelijkertijd open of dicht. Omdat stoorsignalen wél in fase aankomen, ligt het daar anders: een storing die T3 openstuurt, drukt T4 dicht, en omgekeerd, zodat de storing geneutraliseerd wordt. Het "schone" signaal is beschikbaar aan de koliektor van T3. Het wordt daar opgepikt door T5 en nog vier keer versterkt. C4 tenslotte is een onoverkomelijke barrière voor gelijk-

Onderdelenlijst R1,R10,R12 = 1,8 ka R2 = zie tekst R3 = 390 ka R4 = 68 ka R5,R8,R9 = 1 k a R6 = 10 ka R7 = 15 ka R i l = 2,2 k a R13 = 1,2 k a R14 = 4,7 k a R15 = 100 ka C1,C4 = 10)iF/16 V C2 = 1 nF C3 = ^00|if/•\6V T1,T2,T3 = BC549C (BC550C) T4,T5 = BC559C (BC560C) Diversen: SI = aan/uit schakelaar 1 Elex-print, formaat 1 12 soideerpennen, 4 1,2 mm mikrofoonkabel, 2-aderlg, afgeschermd

OHR14

©—O ,

,

O—IRIS j-Q Geschatte onderdelenkosten: f 1 3 , - (Inkl. print)

Tabel

Meetpunt 1 2 3,3' 4,4' 5 6

Spanningswaarde in V 4,2 3,4 6 2,5 7 4,5

,

,o-@

H R I S ho

r

^ct^A

L

l-O

^^

o,

O

•

Figuur 5. Een Elex-print, formaat 1, biedt plaats aan de gehele schakeling. De print wordt in tweeën gezaagd: de bovenkant komt aan of in de mikrofoon, de onderkant bij de eindversterker. Figuur 6. De verbinding tussen de twee delen van de schakeling wordt gevormd door een twee-aderige, afgeschermde kabel. Voor een stereo-mikrofoon moet de schakeling dubbel uitgevoerd worden; de kabel moet dan vier-aderig zijn. De afscherming komt te allen tijde aan massa.

L

~o^

m

spanning, zodat aan de uitgang een zuiver wisselspannlngssignaal staat. In het schema is R2 met stippellijntjes getekend. De waarde ervan hangt af van de gebruikte mikrofoon. ledere mikrofoon heeft een bepaalde afsluitimpedantie en iedere versterkertrap heeft zijn eigen ingangsimpedantie. Om de eigenschappen van de mikrofoon zo goed mogelijk tot zijn recht te laten komen moeten die beide impedanties overeenkomen. Een wat grotere impedantie van de versterker kan ook nog wel. In onze schakeling wordt de ingangsimpedantie van de versterker hoofdzakelijk bepaald door de parallelwaarde van de weerstanden R3 en R4; deze bedraagt ongeveer 57 kQ. Als dat voor de toegepaste mikrofoon veel te hoog is, kunnen we dat korrigeren door R2 toe te voegen. Kiezen we bijvoorbeeld voor R2 een

weerstand van 10 kQ, dan daalt de ingangsimpedantie van de versterker tot 8,5 kQ.

Bouwbeschrijving De hele schakeling kan gemakkelijk worden ondergebracht op de kleinste Elex-print. Hoe dat moet gebeuren. Is duidelijk te zien in figuur 5. De streeplijn, die de print in tweeën verdeelt, moet letterlijk worden opgevat: daar ter plaatse wordt de print doorgezaagd. Op de ene helft komt blok A met de transistors T l en T2, de andere helft is voor de verschil- en uitgangsversterker met T3, T4 en T5. Dat doorzagen moet uiteraard gebeuren vóórdat de diverse komponenten ingesoldeerd worden. Werk de randen van de zaagsnede goed af, anders zorgen kopersplintertjes voor alterlei ongewenste doorverbindingen. Het zou natuurlijk ideaal zijn als het printje, waarop

Texas Instruments lanceert de TI-30 Galaxy Ultramoderne rekenmachine voor het onderwijs. De allernieuwste rekenmachine van Texas Instruments, de Galaxy, is bedoeld voor het hoger en middelbaar onderwijs. Totaal zijn er 66 funkties beschikbaar, met inbegrip van alle wetenschappelijke en statistische bewerkingen die in het

blok A wordt gemonteerd, in de mikrofoon paste. Meestal zal dat niet het geval zijn; dan moet deze print een eigen behuizing krijgen, die van metaal moet zijn in verband met een goede afscherming. In de behuizing komen een ingangsplug voor de mikrofoon en een uitgangsplug voor de kabel. De signaalleidingen voor de kabel worden aangebracht tussen de punten 3-3' en 4-4', de afscherming wordt aan de massa-aansluitingen gesoldeerd. Figuur 6 laat dat nog eens duidelijk zien. De nietafgeschermde uiteinden van de kabel moeten zo kort mogelijk worden gehouden. Voor de stroomvoorziening van de gehele schakeling is een voedingsspanning van 9 volt nodig. Misschien is die wel ergens in de (eind-) versterker te vinden, (n dat geval is SI natuurlijk overbodig. Het stroomverbruik van de schakeling is erg

laag: ongeveer 1 mA. Voeding uit een 9 volt-batterij Is dus ook heel goed mogelijk. Als de schakeling geheel gemonteerd is en de afgeschermde kabel is aangebracht tussen de twee printen, kunnen we aan de hand van tabel 1 de diverse gelijkspanningswaarden kontroleren. Waar de meetpunten zich precies bevinden, is aangegeven in het schema (figuur 4). Alle in de tabel opgegeven waarden zijn gemeten ten opzichte van massa. Tijdens het meten moeten de mikrofoon en de versterker nog niet aangesloten zijn; de voedingsspanning natuurlijk wel. Afwijkingen van ongeveer 10% ten opzichte van de waarden in de tabel zijn normaal; ze worden veroorzaakt door de tolerantie van de gebruikte onderdelen.

onderwijs verlangd worden. Daarnaast voorziet de machine in het omzetten van pool- en rechthoekkoördinaten en omgekeerd, alsmede berekening van hoeken (graden en radialen). De rekenmachine heeft een interne nauwkeurigheid van 11 cijfers en is uitgerust met het Algebraïsch Operating Systeem van Tl (15 haakjesnivo's en 4 vooraf in te brengen bewerkingen). De nog uit te voeren bewerkingen verschijnen op het cijfervenster. Dit wordt aangegeven middels een viertal indikatoren. Op deze wijze wordt het AOS systeem zichtbaar gemaakt, hetgeen de studenten een beter begrip geeft omtrent de bewerkingen. Zowel inhoudelijk als uiterlijk is de TI-30 Galaxy volledig afgestemd op de eisen van deze tijd. Door het schuingeplaatste toetsenbord en de logische indeling van de grote, gekleurde funktietoetsen, is het bedieningsgemak zeer goed. De nieuwe machine wordt geleverd met een door wiskundeleraren geschreven handboek met uitgebreide instrukties en tal van voorbeelden. Inklusief 2 jaar garantie en BTW gaat de TI-30 Galaxy f 109,— kosten in de winkel. Texas Instruments, Holland BV., Hogehilweg 19, 1100 AZ Amsterdam.

(X146M)

ë

Het aanschaffen van dure meetinstrumenten is meestal niet rendabel omdat ze vaker in de kast staan dan op de werkbank. Daarom ontwerpt Elex als regel uitsluitend meetinstrumenten die eenvoudig van aard zijn en regelmatig gebruikt zullen worden. Veelal gaat het dan om apparaten voor gelijkspanningen en wisselspanningen in het laagfrekwente gebied, want meetapparatuur voor hoogfrekwente signalen is nu eenmaal kostbaar en met eenvoudige middelen nauwelijks te realiseren. Mocht zich een gelegenheid voordoen waarbij men een dergelijk signaal beslist wil meten, dan kan een HFtestkop zoals die elders in dit nummer beschreven wordt soms al uitkomst bieden. Wil men echter vaststellen in hoeverre een "verdachte" ontvanger nog werkt, dan is de hulp van een HF-meetzender onontbeerlijk. Deze "Elex-HF-meetzender" is eenvoudig van opbouw, hij is gebaseerd op een laagfrekwente schakeling, maar levert ondanks dat een hoogfrekwent signaal. Dit zal ongetwijfeld enkele vraagtekens oproepen! Eenvoudig? Laagfrekwent, en toch geschikt voor hoogfrekwent? We beginnen met figuur 1 wat nader te bekijken. Rond T l en T2 herkennen we het schema van de astabiele multivibrator. Deze wekt een blokspanning op van ongeveer 4 kHz. Alweer een vraagteken. Uit de laagfrekwenttechniek weten we immers dat voor meetdoeleinden een sinusvormig signaal de voorkeur verdient?!

testgenerator Dat is waar; maar ook van de blokspanningsgenerator kunnen we zeggen dat hij sinusgolven voortbrengt. Ontleden we namelijk een blokspanning in de afzonderlijke frekwenties waaruit hij is opgebouwd, dan onstaat het volgende beeld: in eerste instantie vinden we natuurlijk de grondfrekwentie, in dit geval 4 kHz. Maar tegelijkertijd is ook nog een groot aantal "nevenfrekwenties" aanwezig; deze hebben echter een geringere ampli-

tude dan de grondfrekwentie. De kneep is nu dat al deze signalen sinusvormig zijn! De blokspanning is dus eigenlijk opgebouwd uit een verzameling sinussignalen. Waarom dat zo is zullen we in dit artikel niet verder uit de doeken doen; wie het weten wil moet maar eens nagaan wat een zekere heer Fourier (1768-1830) op dit gebied aan denkwerk verricht heeft. Wat ons betreft is het belangrijk te onthouden dat

deze blokspanning komponenten bevat die tot ver in het HF-gebied doorlopen; ze heten "hogere harmonischen". Deze sinusvormige harmonischen hebben weliswaar geen grote amplitude, maar in het HF-gebied kunnen we als regel volstaan met spanningen in de orde van microvolts of millivolts. En dergelijke amplitudes levert onze generator zonder problemen. Maar laten we niet afdwalen. De astabiele multivibra-

BF494

-M—® 11-^^1 •1N4148

•^Hs)

2 l# • «>

'SH# I ü?i

Onderdeienlijst R1,R3,R4,R6 = 2,2 k ö R2,R5 = 100 kS PI = 1 kQ instelpot C1,C2 = 2,2 nF C3 = 100 nF D 1 . . . D 4 = 1N4148 T 1 . . . T 4 = BF494 S I = aan/uit-schakelaar 9 volt-batterij met aansluitclip Elex-standaardprint formaat 1 Geschatte onderdelenkosten: f 16,— (inkl. batterij en print)

HF voortrap

tor wekt dus een blokspanning van 4 kHz op. Hoe dat in zijn werk gaat hebben we in Elex al vaker beschreven. Het uitgangssignaal van de astabiele multivibrator wordt toegevoerd aan de eindtrap rond T3 en T4; het kan met de Instelpotentiometer verzwakt worden. Via scheidingskondensator C3 gaat het signaal tenslotte naar de uitgang. De schakeling wordt opgebouwd met behulp van een standaardprint van formaat 1. Zoals figuur 2 laat zien vereist dit enig priegelwerk, maar helaas is dit de enige manier om de print samen met een 9 voltbatterij in een potloodvormig omhulsel onder te brengen. De schets aan het begin van dit artikel toont hoe de uitgang van de generator voorzien wordt van een stift uit dik draad en van een soepele massaleiding met een krokodilklem. Omdat het stroomverbruik van de schakeling rond de 12 mA ligt, moet ook een aan/uit-schakelaar worden ingebouwd; zodoende gaat de batterij geruime tijd mee. Verder moet in het omhulsel van de testgenerator nog een gat geboord worden, zodat de loper van de instelpotentiometer van buiten af toegankelijk blijft.

HF, MF mengtrap

1.MF

2. MF

De testprocedure is eenvoudig. Verwijder de achterwand van een transistorradio en houdt de testgenerator boven het interieur; er komt nu een krachtige storing uit de luidspreker die van Uw favoriete muziek weinig heel laat. Te beginnen bij de LF-eindtrap raken we met de meetpen achtereenvolgens de ingangen aan van alle trappen waaruit de te onderzoeken ontvanger is opgebouwd. Via de luidspreker is te horen of alles nog werkt. Horen we niets, dan is met de zojuist geteste trap iets niet in orde. Met behulp van het blokschema in figuur 3 kan een komplete ontvanger gemakkelijk worden "doorgefloten". Indien de generator teveel geweld produceert kan de sterkte met PI worden bijgeregeld. Uiteraard kan met deze grove meetmethode niet worden bepaald welke komponent het nu precies begeven heeft, maar wel kunnen we zo te weten komen in welke trap de boosdoener zich bevindt. Wij hopen natuurlijk dat U de testgenerator zelden nodig zult hebben. Maar misschien helpt hij U toch weer een stapje verder op de weg naar een vakkundig omgaan met de radio- en televisietechniek.

— detektor

LF voortrap

LF drïvertrap

Figuur 1. De testgenerator bestaat uit een astabiele multivibrator die een 4 kHz-blokspanning opwekt. Figuur 2. De print voor de testgenerator wordt zodanig kompakt opgebouwd dat de schakeling in een "potloodvormig" omhulsel past. Verder moeten worden aangebracht: een meetpen van dik draad, een massaleiding met een krokodilklem, een aan/uit schakelaar en een 9 volt-batterij. Rguur 3. Meten aan een radioontvanger met behulp van de testgenerator.

eindtrap

i oscillator

Ó

O in deze volgorde tettgenerator

kursus oniwerpen Deel 1. (stroom, spanning, wet van ohm) draairichting

Natuurlijk, het opbouwen van schakelingen aan de hand van een bestaand schema heeft zo zijn charmes. Maar zou het niet nóg leuker zijn om ook precies te weten hoe het bouwsel werkt en waarom de schakeling nu zó in elkaar zit en niet anders? Deze kursus wil u daarbij helpen. Maar ook wanneer men van plan is om in de toekomst zelf eenvoudige schakelingetjes te ontwerpen, is deze kursus zonder meer een flinke stap in de goede richting. Ons eerste uitstapje in de techniek van de halfgeleiders en halfgeleiderschakelingen begint, hoe kan het ook anders, bij het begin. Nu is het zo, dat in de elektronica alles draait om drie dingen, die men in elk boek of kursus als eerste voorgeschoteld krijgt: Stroom, spanning en de wet van Ohm. En wie zijn wij om daarvan af te wijken.. .Dus: riemen vast en starten maar! Veel succes! Elektrische stroom wordt vaak met water vergeleken. Niet ten onrechte, want beide hebben iets gemeenschappelijks: ze vloeien. Hoeveel er vloeit, kan men zowel bij water als bij stroom in getallen uitdrukken: Bij water bijvoorbeeld in liters per minuut en bij stroom in ampères (A). Nu is de grootheid A op zich weinig aanschouwelijk. Wat is A per defenitie? Wel, dit: Er vloeit een stroom van precies 1 ampère, wanneer er 375 triljoen negatieve ladingen (elektronen) per minuut door een geleider vloeien. Maar omdat het nauwelijks zinvol is om van een 3750-triljoen-ladingenper-minuut-zekering" te spreken wanneer we een doodgewone 10 A-zekering bedoelen, blijven we toch maar liever bij de grootheid ampère. Een voorbeeld hebben we reeds genoemd: de 10 A-zekering. In de zekeringenkast in uw huis vindt u zekeringen van 10 A, 16 A of 25 A; méér stroom door de leiding wordt door de desbetreffende zekering niet toegelaten. Soortgelijke stroomwaarden komt men in het boordnet van een auto tegen, terwijl het boordnet toch absoluut niet met het "thuisnet" kan worden vergeleken. Waar hangt stroom dus van af? Laten we nog eens het voorbeeld met het water erbij nemen. De schematisch weergegeven pomp in figuur 1 laat het water in de met pijltjes aangegeven richting cirkuleren; vergelijkbaar met de watercirkulatie in een cv-systeem.

Door de pomp wordt het water in de rechterbuis onder druk gezet. Gevolg: Het water stroomt. In de linkerbuis veroorzaakt de draaiende pomp een onderdruk, want het water wordt op die plaats immers weggezogen. De beweging van het water wordt dus uiteindelijk door het drukverschil tussen de twee aansluitingen teweeg gebracht. De stroomsterkte is dan ook helemaal afhankelijk van dat drukverschil. In de elektronica gaat het precies zo. Om een stroom in een stroomkring (stroom vloeit alleen maar in een gesloten circuit) te laten vloeien, moet men eerst een "elektrisch" drukverschil kreëren; spanning, zoals het in "vakkringen" wordt genoemd. Ongetwijfeld een van de bekendste "spanningsproducenten" is de batterij. De grootte van de spanning van een batterij is afhankelijk van de interne opbouw ervan (o.a. het aantal cellen). Het spanningsverschil (dus de "hoeveelheid" spanning) geven we aan in volts (V), bijvoorbeeld 1,5 V, 3 V, 4,5 V en ga zo maar door. In figuur 2 zien we hoe een stroomkring er schematisch uitziet.

elektrische stroom

L_(3^_^ De overeenkomst met een "waterstroomkring" is overduidelijk. Alleen worden in een elektrische stroomkring natuurlijk geen buizen gebruikt, maar koperdraad. Het koperdraad fungeert hier dus als "buis". Overigens: niet alleen koperdraad kan als "buis", beter gezegd als geleider zoals dat officieel heet, worden gebruikt. Ook ander metalen zijn als

stroomgeleider geschikt. Maar dit even terzijde, terug naar het schema. Het koperdraad wordt daarin door de zwarte lijntjes gesymboliseerd; de batterij is het door + en — gekenmerkte symbooltje. (In de elektronica worden de onderdelen namelijk vervangen door eenvoudige symbolen, zie daartoe: komponenten.) De stroomsterkte, of anders gezegd, de hoeveelheid stroom die door de kring kan vloeien is rechtstreeks afhankelijk van het spanningsverschil tussen de twee aansluitpunten. Daarom is de hoeveelheid spanning een maatstaf voor de gevaarlijkheid van elektriciteit. Wanneer men namelijk een spanningsbron met een lage spanning aanraakt, kan er maar zeer weinig stroom vloeien en men voelt niks. Bij het aanraken van hogere spanningen, zoals bijvoorbeeld de 220 V netspanning, kan er wèl een dodelijke stroom door het lichaam gaan vloeien. Om van echte hoogspanning maar te zwijgen.. .De "gevaarlijkheidsgrens" ligt bij 42 V, daarboven wordt het riskant. De grootte van de stroom is echter niet alleen van de hoeveelheid spanning afhankelijk, maar ook van de weerstand in de stroomkring. We zullen er het voorbeeld van de waterpomp nog eens bij halen. Het in figuur 3 getekende buizensysteem van de waterpomp bestaat uit dikke en dunne buizen. Het zal duidelijk zijn, dat het water in de dikke buizen, makkelijker kan stromen dan in de dunne buizen. Een sprekender voorbeeld is misschien de Brienenoordbrug, want daar gebeurt dagelijks precies hetzelfde...

spanning U

Nu komt het in de elektronica zeer vaak voor, dat de stroom "geremd" moet worden. Daarvoor bestaan speciale komponenten, die heel toepasselijk "weerstanden" worden genoemd. Zo'n weerstand bestaat niet uit een stukje dunne koperdraad, maar uit materialen die slecht geleiden, zoals bijvoorbeeld koolstof of speciale metaal-legeringen. Omdat de grootte van de weerstand bepalend is voor de stroomsterkte, zal het duidelijk zijn dat er weerstanden met verschillende weerstandswaarden verkrijgbaar zijn. Deze waarde wordt aangegeven in " o h m s " (Q); hoe groter het aantal ohms, hoe hoger de weerstand. De stroomkring in figuur 4 bestaat uit een batterij, twee koperdraden en een weerstand. Anders gezegd, we hebben hier een spanning, een weerstand en een stroom. Kortom, we kunnen nu Georg Ohm erbij halen. Want deze meneer was de ontdekker van het verband tussen stroom, spanning en weerstand. De " w e t van Ohm", zoals we die noemen, is namelijk de pijler waar alles in de elektrotechniek op rust. In formulevorm ziet de wet van Ohm er als volgt uit: _U R In woorden: De stroom I (in ampère) is de kotiënt (uitkomst van een deling) uit de spanning U (in volts) en de weerstand R (in ohms). Een voorbeeld: De batterij in figuur 4 heeft een spanning van 1,5 V. De weerstand is 100 Q. De stroom I kan dan als volgt berekend worden: _ 1,5 V = 0,015 A = 15 mA " 100 Q "mA", spreek uit: milli-ampère, staat voor duizendste ampère; 0,001 A is dus één mA. De wet van Ohm is natuurlijk ook te gebruiken wanneer men de spanning of weerstand wil berekenen. We gaan dit na: Stel de spanning van de batterij is onbekend en we hebben geen apparaat voor het meten van spanningen (voltmeter) tot onze beschikking, maar wèl een ampèremeter. Ook de weerstand is bekend. Nu hoeven we alleen de formule een beetje "om te bouw e n " om de spanning te kunnen berekenen: _U R

U = R 1

U = 100 Q • 0,015 A = 1,5 V

I S

Ook het koperdraad biedt weerstand aan elektrische stroom vooral wanneer het heel lang en dun is. In schema's wordt weerstand symbolisch door een langwerpig blokje aangegeven (zie figuur 4).

Overigens funktioneert een voltmeter precies volgens hetzelfde principe: Een meetweerstand en een gevoelig stroomnetwerkje zijn achter elkaar geschakeld. De derde vorm van de wet van Ohm ziet er zo uit: R

U

^

Met deze formule kunnen we de waarde van onbekende weerstanden vaststellen. Het zal duidelijk zijn, dat in dit geval zowel de stroomsterkte als de spanning van de batterij bekend moeten zijn. Bij gekompliceerde stroomkringen dient men er aan te denken, dat in de formule altijd de spanning over, en de stroom dóór de weerstand bedoeld wordt. Een, om het maar zo uit te drukken, zéér hoge weerstand ontstaat, wanneer men een verbindingslijn in de stroomkring onderbreekt. Door de lucht vloeit er immers normaalgesproken geen stroom; de stroom is dus uitgeschakeld. De weerstand van die onderbreking is "oneindig" groot (oo Q).

-UZI-

Met andere woorden, over de onderbreking staat precies de batterijspanning van 1,5 V! We kunnen deze situatie heel goed vergelijken met een waterpomp, waarvan het buizensysteem niet helemaal kompleet meer is (figuur 6). Door deze onderbreking in het cir-

cuit, zal natuurlijk de volle waterdruk op de afdichting staan en wel onafhanklijk van het feit of de andere leiding aangesloten is of niet. Er is echter een groot verschil tussen de eerder genoemde stroomkring-met-onderbreking en de waterkring-met-onderbreking. Door het missende stukje buis wordt de waterpomp namelijk maximaal belast, omdat deze tegen het stilstaande water op moet werken. De batterij in de onderbroken stroomkring wordt daarentegen gespaard; er wordt immers geen stroom aan onttrokken! Heel anders is de situatie in figuur 2. De batterij is daar namelijk kortgesloten, zodat deze in een mum van tijd leeg zal zijn. Dit weer in tegenstelling met de pomp in figuur 1, die probleemloos de beweging van het water in gang kan houden. Zo, na deze toch wel theoretische voorbeschouwingen, gaan we volgende maand verder met de halfgeleiders. Tot dan!

helemaal bezeten van hifi en altijd op zoek naar het beste op het gebied van geluidsweergave. Kortom, een echte fanaat. Wat is nu op het ogenblik het beste van het beste volgens hem en wat kost het? We treffen het met onze vraag, want Walter IMowak, de bewuste hifi-handelaar, is bezig met het opzetten van een referentie-studio, waarin de "beste installatie van Nederland" komt. En hoewel we niet verwachten dat onze lezers meteen naar de

ker — Symmetry elektronisch crossover-filter — Threshold eindversterker voor het laag — Denon monoblock-eindversterkers voor het hoog — Janis subwoofers voor het laag — Soundlab elektrostaten voor het hoog. Als u dat allemaal hebt, bent u op hifl-gebied helemaal " b i j " . Wat het kost, vraagt u? Kompleet afgeregeld zo'n 120.000 gulden, maar dan krijgt u er wel een platenborsteltje voor niks bij. Hifi heb je in s o o r t e n . . . .

Interessant bij de schakeling in figuur 5 is de spanningsverdeling. De bovenste "aansluiting" van de onderbreking is rechtstreeks met de min-kant van de batterij verbonden, terwijl de onderste aan de plus van de spanningsbron ligt. Omdat er echter geen stroom door de weerstand vloeit, is er ook geen sprake van een spanningsval erover. Konklusie: U = R • I = R • OA

OV

hifi vcx)r gevorderden Hifi heb je in soorten. Dat wist u natuurlijk ook al, maar sommige soorten zijn echt heel uitzonderlijk. In Eindhoven is een bekende hifi-zaak (de naam noemen we natuurlijk niet!), waarvan de eigenaar volgens sommigen een beetje "gek" is. Gek op een aardige manier dan, want deze hneneer is

winkel zullen vliegen om zo'n zelfde installatie aan te schaffen, leek ons een opsomming best wel aardig. Daar gaan we dan. Als u echt iets goeds wilt, adviseert Walter u de volgende spullen: Goldmund studiodraaitafel met tangentiale arm -Kiseki Agaat-Robijn pick-up-element — Yamaha CD-1 compact-disc speler — Sequerra tuner — Studer tape-deck — Audio Research SP-10 voorverster-

Si

mikrofoonaansluitingen Zoals bij veel zaken, moeten ook een mikrofoon en de aangesloten versterker bij elkaar passen. Zo moeten ze bijvoorbeeld elektrisch met elkaar overeen komen, want een hoogohmige mikrofoon aansluiten op een laagohmige versterker, is vragen om moeilijkheden. Andersom gaat het vreemd genoeg wel goed, maar dat even terzijde. De mechanische koppeling luistert nog veel nauwer; de stekers en bussen moeten immers precies in elkaar passen. De hieronder afgebeelde tabel toont de meest gangbare mikrofoon-bussen en -stekers met hun aansluitgegevens. Wanneer u dus een mikrofoon heeft waarvan de steker niet in de versterkerbus past, dan is het met behulp van die tabel een fluitje van een cent om zelf even een adapter te maken. Figuur 1 laat bijvoorbeeld een adapter zien waarmee twee laagohmige mikro's (bijvoorbeeld dynamische) met jackpluggen, aangesloten kunnen worden op een versterker met een DIN-bus. Moeilijk is het niet, maar het is wel raadzaam om voor goed materiaal te zorgen. Let er bijvoorbeeld op dat de stekers en bussen een deugdelijke afscherming hebben en ook een goede trekontlasting is nooit weg. De verbindingssnoeren tussen de stekers en bussen mogen niet te lang zijn. Zijn bij een bepaalde toepassing toch lange snoeren onvermijdelijk, dan kan men eventueel een voorversterker in overweging nemen. IVIaar dat is iets wat niet gauw nodig zal zijn. Voor het aansluiten van een symmetrische mikrofoon op een asymmetrische versterker adviseren de fabrikanten om van een omvormschake-

mikrofoon R

mikrofoon L

O

O

3

^ 5

°

^ ^

^ 4

2

84778X-1

ling gebruik te maken. Onze ervaringen zijn echter dat het in de meeste gevallen

tabel 1 bussen

ook zonder kan: Gewoon een van de aders waarop het HF-signaal staat met de massa van de steker verbinden en het zaakje kli(n)kt als een klok! Weliswaar gaat bij deze aanpak de symmetrische overdracht verloren, maar bij niet al te lange snoeren is het kwaliteitsverlies alleen maar voor "punaisepoetsers" hoorbaar. In ieder geval bespaart men zich op deze manier de kosten voor een omvormschakeling.

mono/stereo

impedantie . . . ohmig

symmetrisch/ asymmetrisch

mono

hoog/gemiddeld/laag

asym.

mono

laag

asym.

stereo

hoog/gemiddeld/laag

asym.

stereo

laag

asym.

mono

laag

sym.

stereo

laag

sym.

DIN-bussen

1

!

»-LF

j

•LF L

1

•LF

MF L

LF

1—r-^ klink-bussen B -^^'-'

6,3 mm

mono

gemiddeld/laag

asym.

1^'^f

3,5 mm

mono

gemiddeld/laag

asym.

p - ^ ^ J L F 6,3 mm

stereo

laag

asym.

mono

laag

sym.

mono

laag

sym.

[

Tuchel

'-afscherming 1

0' '

Cannon

afscherming

* p e n 1 n i e E aansluiten.

Voor het bijvullen van loodakku's, bijvoorbeeld van een auto (de typen waar men geen omkijken naar heeft uitgezonderd) is gedestilleerd water nodig. Gewoon leidingwater is ongeschikt omdat er teveel, voor de akku schadelijke kalk, zouten en andere troep inzit. Oók stoomstrijkijzers moet men met gedestilleerd water vullen. Nu is gedestilleerd water weliswaar te koop, maar dan wèl tegen de lieve prijs van minstens één gulden per liter. Gekookt leidingwater is geen geschikt alternatief, alleen al omdat de kalk na

het koken slechts ten dele uit het water weg is. Veel beter geschikt is het smeltwater van het ijs dat op de koelslangen van de koelkast of van het vriesvak (bij modellen zonder automatische ontdooiing) wordt afgezet. Dit smeltwater is in feite gedestilleerd, want het is de bevroren waterdamp die eerder is vrijgekometi bij verdamping ais gevolg van de omgevingswarmte. Het is raadzaam o m , vóór het vullen van de voorraadflessen, met een koffiefilter de grovere "vuiltjes" uit het smeltwater te verwijderen.

Weerstanden

_

Hoeveel o h m en hoeveel farad?

worden met R aangegeven. Door middel van gekteurde ringen is de waareie erop g e d m k t . De kleurkode is als volgt: I

1 li

i

HUJ

u Uji

kteur

Ie' cijfer

zwart

-

bruin

1

r

\

\

nullen

()

0

1

rood

2

oranje

3

2e2 cijfer 3

00 000

geel

4

4

0000

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

violet

7

7

grijs

8

8

-

wit

9

9

goud

-

-

zilver zonder

11i

xO.1

p n fi

m k M G

tolerantie in%

±1% ±2%

±0.5%

±5%

xO.OI

± 10%

-

±20%

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 Q 10% geel-vtolet oranje-zit\rer: 47.000 Q 47 k ö 1 0 % (in Etexschema's: 47 k j bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 Q • 1,5 M Q 5 % (in Elex-schema's: 1M5I i n Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5 % ) . Tenzij anders aangegeven worden %-wattweerstanden getxuikt. 7& kosten wv^sN&et een d u b b ^ t j e .

= ^ = = = ^

(pico) (nano) (micro) (mam (kik)) (Mega) (Giga)

^ = = = = =

Potentio mete rs

ingang

10 12 - een miljoenste van een miljoenste 10-9 = een miljardste 1 0 - 6 = een miljoenste 1 0 - 3 = een duizendste 103 = duizend «6 = mi^oen 109 = miljard

uitgang massa chassis aan nul

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alteen een aantal nullen vóór of achter de k o m m a , maar ook de k o m m a zélf; o p de plaats van de k o m m a komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 = 3,9 k ö - 3900 Q 4 ^ 7 = 4,7tjF = aOOO 0047 F

lichtnet aarde draad (geleider) verbindingen

^v

Kondensatoren

zijn kleine ladtngreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze w e ! wissetspanning maar geen gelijkspanning dooriaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wissetspanning. De hoeveelheid fading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapacrteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 ^F, dus tussen

kruising zonder vertiinding

afgeschermde kabel

'roMiöoomöoo''"" i.öooioo '''• ^^ "'='''* '^

schakelaar (open)

op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeetden: 1n5 = 1,5 nF; ^03 - 0,03^F = 30 nF; 100 p (of nlOO of n l ) - 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van d e schakeling. De prijs is afhankelijk v a n de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is o p g e b o u w d : ^ 0 , 4 0 t o t f 1,50.

drukknop (open) aansluiting (vast) aansluiting (tosneembaar) meetpunt

&-

•

^ ^

W~yy

gelijkspanningsbron (batterq,

akku) lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoelige weerstand

4Ih

Elektrotytische kondensatoren

oftewel potmeters wortfen met P aangegeven. Het zijn ^ j e c i a t e weerstanden m e i een verstelbaar sSeepkontakt. M e t dat sleepkontakt wordt een deei van de spanning t f e over de hele potmeter-weerstand staat, afgetakt. M e t een schroevedraaier instelbare, zogenaamde instelpots, kosten ongeveer twee kwartjes; echte potmeters (met een as) zijn te koop vanaf ongeveer / 1,50.

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

Bij grote of kleine weeretanden en kondensatoren w o r d t de waarde verkort weergegeven met behulp van één v a n de volgende voorvoegsels:

(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen IfiF en 10.(XX)fiF). Ze zijn echter wel gepolariseerd d.w.z. ze hebben een plus- en een min-aansluiting, die niet verwisseld mogen worden. Bij tantaal-elko's (een heel klein type elko) is de plus altijd de langste van de tv\ree aansluitdraden. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (efko'sl ts in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. De prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van 10^F/35 V kost zo rcmd f 0,40.

koptelefoon

luidspreker

spoel spoel met kern

^PS? transformator

Variabele kondensatoren

relais ( k o n t ^ t i n ruststarKi)

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.

draaispoelinstrument

gloeilamp

neon lampje

trimmer

- ^

zekering

Meetwaarden variabele kondensator

9 stereopotmeter

Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient m e n als richtwaarden o p te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen m o g e n maximaal 10% v a n de richtwaarclen afwijken. De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 2 0 k Q / V .

Oioden

— ^ | —

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

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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

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

'

•X

kollaktor

1

kolhktor

' ^ , „ ( 1 ^ J PNP

r,..

j-©-®—

T

i

©1

( + ) 1 emitttr

omJttBr 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 w e dat de transistor de basisstroom "versterkt" (stroomversterking). Transistors zijn vanóaaq de éag de belangrijkste basiselementen in versterkerschakelingen.

To De belangrijkste technische gegevens van een dtode zijn de sperspanning en de maxirhale stroom in dooriaatrichting. in Elex worden hoofdzakelijk twee typen gebruikt: 1fsl4148 {sperspanning 75 V, doorlaatstroom 75 m A ) , prijs ca. f 0,15. 1N4001 (sperspanning 50 V, doorlaatstroom 1 A l , prijs ca. f 0,25.

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

IW 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 "^.^"^ ev\ 2,4 V. De benodigde stroom bedraagt 15 è 25 m A . De kat h o d e (streepje in symbool) herkent men aan het korte pootje. De goedkoopste LED's kosten zo ongeveer een kwartje.

Indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhand e n 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 " g e d a a n t e n " voor: j i A 741, L M 741, MC 741, RM 741, SN 72741, enzovoorts. Elexomschrijving: 741. Het verdient aanbeveling o m IC's in IC-voeien te plaatsen (ze kunnen dan, indien n o d i g , makkelijk vervangen worden).

Symbolen 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 m e n in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met o n geveer dezelfde eigenschappen: N P N : BC 548, BC 549, BC 107 (1C«, 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.

In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële tekenafspraken ( D I N , 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 "Si", " J l " , " 1 " of " ^ J " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar èn blijft de aansluiting o p de in het elektronicaonderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Elex

NEN

Speciale transistoren zijn bijvoorbeeld de fototransitor en de FET. De f o t o t r a n sistor kan opgevat worden als een fotodtode met versterker. De FET is een transistor die met een spanning (dus geen stroom) in geleiding gebracht kan w o r d e n . Zo als er bij een transistor N P N - en PNP-typen zijn, zo kennen w e bij FET's N- en P-kanaal-typen.

=0

operationele versterker (opamp)

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

©

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

^. M'

Foto dl ode is eigenlijk een omgekeerde LED; in plaats van licht te geven ontvangt deze diode ticht en levert een iichtafhankelijke s t r o o m . Prijs: vanaf ca. f 2,50.

^-kanaa\

J-FET

Vkanaa)

J-FET

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

OR-poort (OF-poortl

Andere aktieve l
Kapaciteitsdiode

^M^

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. i 1 , — .

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

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

EXOR-poort (EX-OF-poort)

thyristor

•+

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)