ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1985-25 issue september

tijdschrift voor hobby-elektronica

Idtelefoon r» *. \

portefeuille-alarm lader voor loodakku's elektronisch visaas PDM-versterker geheugenopfrisser versterker voor cassettedecks

*.

'#l« mmp

3 e jaargang nr. 9 september 1985 ISSN 0167-7349

Internationaal hoofdredakteur, chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers

Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-74200, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 121, 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13, Beek (U

Elex verschijnt rond de eerste van elke maand. Onder dezelfde naam wordt Elex ook in het Duits uitgegeven.

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

Nadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag GmbH, 5133 Gangelt. © Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1985 Printed in the Netherlands Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

Redaktie: J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen, H.G.C. Lemmens, I. Gombos (ass.) Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendre'cht, G.H.K. Dam, K. Diedrich, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, P.I.A.Theunissen Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.P. Wijnen

Zolang het zakkenrollersgilde nog niet is uitgestorven, zal ongetwijfeld de behoefte blijven aan dit soort schakelingen. Een miniatuur-schakelkontakt detekteert de aktie van grijpgrage vingers (zelfs de uwe!) en reageert hierop subiet met een doordringende pieptoon. portefeuille-alarm blz. 9-24

Vormgeving: C. Sinke Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs jaarabonnement Nederland België buitenland f45,Bfrs. 900 f 61,50 Studie-abonnement f 36,— (Bfrs. 720) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt). Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Marketing: D.K. Grimm Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Advertenties: E.A. Hengelmolen (hoofd adv. verkoop), W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

Klein maar fijn, deze elkotester. Met behulp van een LED-uitlezing velt deze schakeling een oordeel over onbekende of verdachte eiko's.' Daarbij is ook nog een schatting mogelijk van de kapaciteitswaarde van niet-identificeerbare exemplaren. elko-tester blz. 9-16

Milieuverontreiniging: een belangrijk item in de autobranche. In dit artikel zullen we eens wat dieper ingaan op de werking van de uitlaatgassen-katalysator, die broederlijk samenwerkt met de A-opnemer. Deze opnemer houdt nauwkeurig de samenstelling van de uitlaatgassen in de gaten en zorgt er voor dat de katalysator optimaal werkt. de A-opnemer blz. 9-29

elextra

9-04 informatie, praktische tips

zelfbouwprojekten PLAY Een weergave-versterker voor cassette-loopwerken.

9-11

geheugen-opfrisser Een elektronische knoop-in-de-zakdoek.

9-14

elko-tester Naast een "goed/fout"-indikatie geeft dit apparaatje ook een ruwe indikatie van de kapaciteitswaarde van verdachte eiko's .

9-16

loodakku-lader Elektronen-tankstation voor modelbouw-loodakku's.

9-20

elektronisch lokaas Vissen om de tuin geleid.. .?

9-22

portefeuille-alarm Een anti-zakkenroller-schakeling waakt over uw portefeuille.

9-24

PDM-versterker Analoge signalen digitaal versterkt.

9-26

veldtelefoon Tweedraads-kommunikatie met goedkope telefoons.

9-32

pulsdekoder voor modelbesturingen Voor een op afstand bediend schakelkontakt.

9-38

spanningsverdubbelaar voor auto-akku's Een speciale schakeling die het mogelijk maakt om 12-Vmodelbouwakku's op te laden vanuit de 12-V-auto-akku.

9-41

ferro of chroom? Over de verschillen tussen beide bandsoorten.

9-18

boekenmarkt

9-19

nieuwe produkten

9-28, 9-33

de A-opnemer Schonere uitlaatgassen door middel van precieze elektronika.

9-29

kaleidoskoop

9-37

'n tip Tinzuiglitze zelf maken.

9-40

grondbeginselen

bij de voorpagina De foto van deze Elex-schakeling, gelegen op een kei in het gras, laat al blijken dat de bijbehorende druktoetstelefoon tot veldtelefoon is verheven. Inderdaad, met een stel goedkope Hongkong-toestellen (of afgedankte PTT-toestellen) kan men eenvoudig een kommunikatieverbinding buitenshuis opstellen. Binnenshuis mag natuurlijk ook. Verder komen er nog verschillende interessante schakelingen voor de modelbouw aan bod, zoals de afgebeelde loodakku-lader.

hoe zit dat? Wat er zoal komt kijken bij een bandopname.

9-10

magnetische hysterese De problematiek van het magnetiseren van een band.

9-34

wetenswaardigheden over CMOS-NAIMD-poorten . . . 9-35 NAND-poorten: Manusjes-van-alles. kursus ontwerpen deel 11 Hoe werkt een monoflop?

9-44

'élmLWi, Schema's Over het lezen van Elex, het bouwen van Elex-Schakelingen en over wat Elex nog méér voor de lezer betekenen kan.

Lezersservice — Nog vragen of opmerkingen over de inhoud van Elex? Schrijf gerust als er iets niet duidelijk is. Het antwoord volgt zo snel mogelijk. Er is één voorwaarde: zend een voldoende gefrankeerde retour-enveloppe mee. Zet " T V " (technische vragen) op de brief en stuur deze naar: redaktie Elex, Postbus 121, 6190 AC Beek (L). — De Elex-redaktie staat altijd open voor meningen, wensen of nieuwtjes van lezers. In de rubriek "Postbus 121" worden interessante kommentaren en aanvullingen op oudere artikelen gepubliceerd. Zet " L P " op de brief. — Elex-printen zijn verkrijgbaar bij de uitgever van Elex en bij de betere elektronica-onderdelenhandelaar.

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

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p = (pico ) = 10-' 2 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10~9 = een miljardste H = (micro) = 10~6 = een miljoenste m = (milli) = 10~3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard

r e d a k t i e Elex ~ LP Postbus 121 6190 SS

Be«k (h)

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden:

3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6 800 000 Q

0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4fi7 = 4,7 |iF = 0,000 0047 F

De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde. Meetwaarden Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient men als richtwaarden op te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen mogen maximaal 10% van de richtwaarden afwijken. De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 20 kQ/V.

Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen. Er zijn speciale Elex-printen voor ontwikkeld, in drie formaten: Maat 1 4 cm x 10 cm Maat 2 8 cm x 10 cm Maat 4 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Elex-printen zijn goedkoper dan printen die speciaal en uitsluitend voor een bepaalde schakeling zijn ontwikkeld. Als je zorgt steeds een paar Elex-printjes in voorraad te hebben, kun je bij het verschijnen van een nieuw nummer altijd meteen met bouwen beginnen. Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de on-

derdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. Vaste doorverbindingen zoals de koperbanen van Elex-printen staan er echter niet op. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen. Tip: Plaats alvorens te solderen alle onderdelen, aansluitpennen en eventuele extra doorverbindingen (draadbruggen) op de print. Kontroleer alles aan de hand van de plattegrond. Soldeer pas indien alles in orde is bevonden. Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaardonderdelen, die goed verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden % -watt-weerstanden gebruikt. De werkspanning van foliekondensatoren moet minstens 20% hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. Indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhanden is kan heel vaak gebruik worden gemaakt van een gelijkwaardig (ekwivalent) type. Geïntegreerde schakelingen (IC's) zijn vaak door verschillende fabrikanten van een in details afwijkend type-nummer voorzien.

O p A m p 741

In schema's en onderdelenlijsten wordt uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 741, komt in de volgende "gedaanten" voor: / J A 7 4 1 , LM 741, MC 741, RM

74,,

SN 72741, enzovoorts. Het verdient aanbeveling om IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makkelijk vervangen worden).

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 a 30 watt-soldeerbout met een rechte 2 mm brede "longlife punt". 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 60% tin en 40% lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de uit de bevestigingsgaten stekende aansluitdraden. Zet de soldeerbout aan en maak de punt schoon met een vochtig doekje of sponsje. 4. Verhit de beide metalen delen die aan elkaar gesoldeerd moeten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeertin toe. Het tin moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 a 2 sekonden later de bout weg. Tijdens het afkoelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten opzichte van elkaar bewegen. Anders opnieuw verhitten. 5. Een goede soldeerlas ziet er uit

als een bergje met een rondom holle helling. 6. Kopersporen en onderdelen, met name halfgeleiders, mogen niet te warm worden. Zorg desnoods voor extra koeling door de te solderen aansluitdraad met een pincet vast te houden. 7. Knip uit de soldeerlas stekende aansluitdraden af met een scherpe zijkniptang. Pas op voor rondvliegende stukjes draad! 8. Zet de soldeerbout uit na het solderen en tijdens onderbrekingen die langer dan een kwartier duren. 9. Moet er soldeertin worden verwijderd? Maak dan gebruik van zg. zuiglitze. Verhit het te verwijderen tin met de soldeerbout. Houd het uiteinde van de litze bij het tin. De litze "zuigt" het tin nu op. 10. Oefening baart kunst. Weerstanden of stukjes draad zijn zeer geschikt als oefenmateriaal.

Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling: — Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Zijn de voedingsspanningsaansluitingen niet verwisseld? — Zijn de aansluitingen van halfgeleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien opgevat als het onder-aanzicht van de schakeling, in plaats van het bovenaanzicht?

— Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig. Voel eventueel de aansluitdraden met een pincet aan de tand. Omdat men fouten die men zelf gemaakt heeft nu eenmaal gemakkelijk over het hoofd ziet, verdient het aanbeveling om iemand anders ook eens naar de opgebouwde schakeling te laten kijken. Het is geen gek idee om aan de hand van de opbouw het schema te tekenen en dit schema te vergelijken met het in Elex afgedrukte schema. Meet als volgende stap de voedingsspanning en — indien opgegeven — de meetpunten. Bedenk dat de spanning van een bijna lege batterij snel daalt. Indien de fout in deze fase nóg niet is gevonden moet de vakman erbij worden gehaald. De meeste verkopers in elektronicazaken zijn zelf ook aardig thuis in de amateur-elektronica en zullen u als klant zeker willen helpen (als het niet druk is). Bovendien kunt u gebruik maken van de technische vragenservice van Elex. Hoe duidelijker het probleem is omschreven, des te beter uw vraag kan worden beantwoord. Vergeet bijvoorbeeld niet om meetresultaten op te geven. Stuur geen schakelingen op. Elex repareert geen printen.

Netspanning Isoleer netspanningsleidingen zodanig dat er bij een gesloten kast geen aanraakgevaar bestaat. Alle van buiten bereikbare metalen#delen moeten zijn geaard, f

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

In de "hoe zit dat?" van deze maand proberen we uit de doeken te doen waarom de opneemkop van een cassette- of bandrecorder moet worden voorgemagnetiseerd en hoe dat ongeveer in zijn werk gaat. Maar eerst even wat rand-info. Zoals bekend mag worden verondersteld, worden de tonen op een geluidsband langs magnetische weg opgeslagen. Heel in het kort gebeurt dat als volgt: De op de cassette- of bandrecorder aangesloten mikrofoon zet de geluidstrillingen om in elektrische signalen. Deze signalen worden versterkt en vervolgens naar de opname/weergave-kop geleid, waardoor er een wisselend magnetisch veld in de luchtspleet van de opneemkop ontstaat. De sterkte van dit veld is recht evenredig met de geluidsdruk die op de mikrofoon wordt uitgeoefend. Een klein gedeelte van dat magnetisch veld dringt in de aktieve laag van de geluidsband, waardoor het magnetisch materiaal op de band (bestaande uit een heel fijn poeder van ijzeroxyde of chroomdioxyde), eveneens gemagnetiseerd c.q. gericht wordt. Zou de opneemkop nu alleen maar door het mikrofoon-signaal gemagnetiseerd worden, dan ontstaat er een niet-lineaire magnetisatiekurve en dat heeft min of meer ernstige vervormingen van het geluid tot gevolg. De van de mikrofoon afkomstige signalen worden daarom op een voor het menselijk oor niet hoorbaar hoogfrekwent signaal "gezet", waardoor het werkpunt gunstiger komt te liggen. We komen er straks nog even op terug. Aan de ene kant moet het op de band gezette magnetische signaal duurzaam kunnen worden opgeslagen, terwijl het aan de andere kant ook weer mogelijk moet zijn om een nieuw signaal op diezelfde band te zetten. Bij het magnetiseren komt echter een probleem om de hoek kijken. De magneetdeeltjes in de band reageren slechts traag op het magneetveld van de opneemkop. De deeltjes verzetten zich zogezegd tegen het magneetveld. Zoals het tekeningetje op heel illustratieve wijze laat zien, is het net alsof de magneetdeeltjes aan veren zijn bevestigd. De opneemkop doet dan ook eigenlijk niets anders dan die veren spannen. Hierbij is een zekere beginkracht nodig om de veer in beweging te krijgen; daarna is het pas mogelijk om het magneetdeeltje in de gewenste positie te

manoevreren. We noemen dat de hysterese van de band. Het zal duidelijk zijn dat die tegenwerkende krachten niet bepaald bevorderlijk zijn voor de geluidskwaliteit. Door die weerspannigheid van de deeltjes gaat er immers een gedeelte van het signaal verloren en dus van het opgenomen muziekstukje.

9S71feX

Om dat te omzeilen wordt de opneemkop voorgemagnetiseerd; we "mengen" gewoon wat hoogfrekwent signaal (dat overigens door een in de recorder aangebrachte oscillator wordt opgewekt) door het muzieksignaal. Door die aanpak worden de magneetdeeltjes op de geluidsband namelijk wat "voorbewerkt", waardoor de opneemkop minder moeite heeft om ze in de juiste positie te brengen. En dat dit in de praktijk ook goed werkt, hoeven we u niet te vertellen. . .

Bij sommige elektronicazaken zijn loopwerken van cassettedecks voor weinig geld los verkrijgbaar. Omdat de mechanische kwaliteit van deze loopwerken vaak uitstekend is, vond de Elexredaktïe het een goed idee hiervoor een bijpassende weergave-versterker te ontwerpen. Deze cassettedecks zonder kast zijn afkomstig uit restpartijen of overtollige voorraden van de industrie; en omdat ze ooit bestemd waren voor inbouw in normale serieapparaten mag men veilig aannemen dat het niet om afgekeurd materiaal gaat. Uiteraard is de bijbehorende elektronica meestal niet aanwezig, maar met behulp van een goed ontwerp kan men die zelf bouwen. Voor een volledige opname/weergave-versterker zijn nogal wat onderdelen nodig. Er bestaan natuurlijk wel vernuftige Japanse IC's waar bijna alles wat nodig is al in zit, maar dan nog blijft de afregeling van de voormagnetisatie en de aanpassing tussen toonkop en opneem-elektronica een moeilijke zaak. Daarom hebben wij ons bij dit ontwerp beperkt tot een weergaveversterker die eenvoudig na te bouwen is en toch geluid van hifi-kwaliteit levert. Door de versterker te kombineren met een " l o s " loopwerk ontstaat een

cassette-speler die heel goed dienst kan doen als men (met behulp van een "normaal" cassettedeck) een tape wil kopiëren. De moderne opamps die wij hebben toegepast zorgen er voor dat de vervormingsfaktor klein, en het frekwentiebereik ruim is (tot 23 kHz). De gemonteerde print vergt weinig ruimte en kan dus in de meeste apparaten probleemloos worden ingebouwd. De print (zie figuur 4) bevat de elektronica voor beide stereokanalen. Nu het schema. De ingangsversterker beschikt over een bijzondere eigenschap. Omdat de voedingsspanning symmetrisch is ( ± 12 V} ligt R1 aan massa. Bij het inschakelen wordt C1 niet opgeladen omdat deze tweezijdig aan massa ligt. Dit voorkomt dat er een luide " p l o p " uit de luidspreker klinkt. Verder zullen, omdat door C1 geen laadstroom vloeit, ook in de weergeefkop geen inschakelverschijnselen ontstaan. Dat is een mooie eigenschap, want bij primitievere schakelingen (met een nietsymmetrische voedingsspanning) ontstaat in de kop een stroomstoot die onvermijdelijk een schakelklik op de band tot gevolg heeft. Het signaal van de weergeefkop (waarvan de amplitude ongeveer 0,2 tot

0,5 mV bedraagt) wordt versterkt door A1. In de tegenkoppellus van A l zijn R3, R4 en C2 opgenomen; deze verzorgen de RIAA-korrektie. RIAA? Dat is een overlegorgaan van de Amerikaanse grammofoonplaten-industrie (Record Industry Association of America); de technische kommissie van de RIAA heeft normen opgesteld voor de opneem- en weergeefkorrekties die bij apparatuur voor grammofoonplaten en geluidsbanden noodzakelijk zijn.

Figuur 1. Zo ziet de weergavekarakteristiek van een normale cassetterecorder er uit als w e de weergeefkorrektie weglaten. Figuur 2. Door deze korrektiekurve te kombineren met de frekwentiekurve uit figuur 1, krijgen w e een rechte karakteristiek.

0 •5

I

10 15 20 25 2

3 4 567891

2

100

3 4 567891

2

3 4 567891

1000

2

10.000 20.000

frekwentie

f2<|^vSs^100

1kHz

frekwentie

C r 0 2 - band 10kHz

A1,A2 = IC1 NE 5532 (LM 833, TL 072)

9

d u 9 nii^r- B O K

au o es

£o} bkHSZ-JhOO

oïfo CKËZ

AO

éoóoo-M-o CS' 9fx cc

1L5

Dat bij een cassetterecorder de weergeefkarakteristiek gekorrigeerd moet worden heeft de volgende reden. Tijdens de opname is de stroom die door de opneemkop vloeit bij elke frekwentie even groot. Voor de weergave heeft dit bepaalde konsekwenties. De magnetische "pakketjes" op de band hebben bij elke frekwentie, van hoog tot laag, dezelfde magnetische sterkte. Welke frekwentie we te horen krijgen hangt dus niet af van de sterkte die de magnetische pakketjes hebben, maar van het aantal wisselingen in magnetische sterkte dat de weergeefkop binnen een bepaalde tijdsduur te verwerken krijgt. In natuurkundig opzicht is de weergeefkop een spoel waarin (door het wisselend magneetveld van de voorbijglijdende band) een spanning ontstaat. Het behoort echter tot de karakteristieke eigenschappen van spoelen dat de grootte van de spanning die in de spoel wordt opgewekt niet evenredig is

ir°$ 7Ü<

cc

1!

q U pinOO

Figuur 3. Onze weergaveversterker luistert naar de naam PLAY en dankt zijn goede muzikale eigenschappen aan de toepassing van moderne IC's. Figuur 4. Een standaardprint van formaat 1 is groot genoeg voor de stereo-uitvoering.

Onderdelenlijst PLAY R1 = 100 kQ metaalfilm R2 = 1,2 kS R3 = 1,5 kQ (// 2,2 kQ*) R4 = 56 kQ R5,R7,R8 = 100 kQ R6 = 1 kQ C1,C3 = 220 nF C2 = 56 nF C4 = 68 pF C5 = 1 \i? C6.C7 = 47 nF D1,D2 = 1N4148 IC1 = NE 5532,LM 833, TL 072 Diversen: 1 Elex-standaardprint formaat 1 1 schakelaar (dubbelpolig voor stereo) Kosten stereoversie (incl. schakelaar): ca. f 20,00 Voor de stereoversie zijn van alle onderdelen (behalve print en schakelaar) 2 stuks nodig *zie tekst

7812

7912

F1-100mA S1

met de sterkte van het magneetveld, maar met de snelheid waarmee de wisselingen in het magneetveld zich voltrekken. Hoe korter die wisselingen duren, des te hoger de spanning zal zijn die in de spoel ontstaat. Nu we dit weten kunnen we verwachten dat de spanning die in de weergeefkop ontstaat groter wordt naarmate de frekwentie hoger is. Deze oplopende karakteristiek is weergegeven in figuur 1. Uit dezelfde figuur blijkt echter ook dat vanaf een bepaalde frekwentie de karakteristiek weer begint af te vallen. Dit wordt veroorzaakt doordat in het bandmateriaal en in de kop verliezen optreden; met name de breedte van de spleet in de weergeefkop vormt een knelpunt waarbij men niet ontkomt aan natuurkundige en geluidstechnische kompromissen. Omdat de ideale kop nu eenmaal niet bestaat zullen we de kromme frekwentiekarakteristiek van figuur 1 met elektronische middelen moeten recht-

trekken. Wat we dus nodig hebben is een weergave-versterker die in het oplopende deel van de karakteristiek steeds minder versterkt naarmate de frekwentie hoger wordt, en bij frekwenties boven het kantelpunt het omgekeerde doet. Figuur 2 geeft de korrektiekarakteristiek van de weergave-versterker. De parallelschakeling C2 en R4 heeft tot gevolg dat de karakteristiek begint te dalen vanaf de normfrekwentie 50 Hz (tijdkonstante: 3,18 ms). De serieschakeling van R3 en C2 zorgt er voor dat deze daling bij 1326 Hz wordt afgeremd (tijdkonstante: 120 yts). Voor ferrobanden is 120 n$ de juiste waarde; voor chroomdioxide geldt 70 jis, wat een kantelpunt oplevert van 2274 Hz. Om de weergave-versterker geschikt te maken voor beide bandsoorten wordt met behulp van een schakelaar (dubbelpolig voor stereo) over R3 een parallelweerstand van 2,2 kQ geplaatst. Door de schake-

laar te sluiten verkrijgt men dan de juiste instelling voor chroombanden. De montage van de onderdelen zal geen problemen geven, maar let goed op dat de verbinding tussen kop en print zo kort mogelijk is en goed wordt afgeschermd. Doordat de weergaveversterker een laag stroomverbruik heeft (15 mAI kan hij samen met de motor op dezelfde voeding worden aangesloten. Een + 12 Vversie van onze "dubbele voeding" is zeer geschikt (zie figuren 5 en 6; een uitgebreide beschrijving is te vinden in Elex nr. 18, feb. 1985). De motoren van cassetteloopwerken zijn bijna altijd ontworpen voor een spanning van 12 V en nemen zelfs bij het snelspoelen zelden meer dan een halve ampère af. Voor de volledigheid hebben we alle onderdelen van de voeding nog eens in een afzonderlijk lijstje bij elkaar gezet.

Figuur 5. Het schema van de dubbele netvoeding is zeer eenvoudig. Figuur 6. Een tweede standaardprint biedt plaats aan de komplete voeding.

Onderdelenlijst "Dubbele Voeding" C1.C2 = 4 7 0 M F / 2 5 V C3,C4 = 10 H F / 2 5 V

C5,C6 = 100 nF D 1 . . . D 4 - 1N4001 IC1 = 7812 IC2 = 7912 T r i = Trafo, 2 x 12 V/400mA sek. Diversen; 1 Elex-standaardprint formaat 1 1 dubbelpolige netschakelaar 1 zekering 0,1 A, traag 1 zekeringhouder voor paneelmontage 1 koellichaam voor IC1 (met vinnen) Kosten inkl. trafo: / 35,00

Ofschoon de farmaceutische industrie haar uiterste best doet om ons van het tegendeel te overtuigen, is vergeetachtigheid echt niet altijd een kwestie van ouderdom. Want wie heeft bijvoorbeeld al niet eens tijdens een " i e t s " langer telefoongesprek de piepers of de karbonade laten aanbranden? Of, nog erger, de verjaardag van z'n schoonmoeder vergeten. . .? Vergeten heeft alles met "geheugen" te maken. Hoe die biologische opslagplaats in ons hoofd echter precies werkt, is tot op heden nog niet helemaal duidelijk. Wel weet men dat het menselijk geheugen onderverdeeld kan worden in een lange-tijd- en

geheuden-opfrisser in een korte-tijd-geheugen. Het verschil tussen die twee spreekt voor zich: in het lange-tijd-geheugen wordt informatie opgeslagen die over een groot tot zeer groot tijdsbestek "behouden" blijft. Dat kunnen namen of adressen zijn, maar even goed vroege

jeugdherinneringen. De informatie in het korte-tijdgeheugen is men daarentegen al na korte tijd weer kwijt. Waarom men zo snel bepaalde dingen weer vergeet, kan verschillende oorzaken hebben. Een van de redenen kan bijvoorbeeld zijn, dat de informatie

gewoon niet belangrijk genoeg is om lang te onthouden. Een tweede reden waardoor informatie verloren kan gaan, is omdat men afgeleid wordt of omdat men gewoon "vergeet" wat men van plan is. Onze geheugen-opfrisser kan hier uitkomst bieden.

De schakeling is in feite niets anders dan een elektronische "knoop in de zakdoek". Maar dan een "knoop" die zichzelf met een niet te overhoren pieptoontje meldt wanneer het tijd is! Want wat wordt immers als eerste vergeten? Precies, die knoop. . .

s?

C1b

100 i 3V Tant

-Oh

© IC1

Figuur 1. In deze schakeling speelt een IC van het type 4093 de hoofdrol: een chip die vier NAND-poorten met schmitt-trigger-ingangen bevat.

De poortjes Zoals u in figuur 1 kunt zien, bestaat de geheugenopfrisser voornamelijk uit 4 NAND-poorten. Dergelijke poortjes hebben we al vaker in onze schakelingen gebruikt, zodat ze voor de meeste Elex-lezers geen onbekende zullen zijn (zie bijvoorbeeld de elektronische krekel uit het vorige nummer). We gaan er in dit verhaal dan ook van uit, dat bekend is hoe een NANDpoort funktioneert. Het eerste poortje (N1 dus) bepaalt hoe lang het duurt voordat de geheugen-opfrisser zich akoestisch van zijn taak kwijt; de overige 3 poorten dienen enkel en alleen maar als geluidsopwekkers. Hoe de schakeling werkt, is snel verklaard: zodra schakelaar S1 omgezet wordt (uitgaande van de getekende toestand), worden de drie (tantaal)kondensatoren C1a. . ,C1b via S1a opgeladen, waardoor het spanningsverschil tussen de twee ingangen van N1 (pennen 1 en 2) steeds groter wordt. Op een gegeven moment wordt de triggerdrempel van het poortje overschreden, waardoor de uitgang (pen 3) omklapt naar logisch één. Deze " 1 "

is voor de met N2 opgebouwde langzame oscillator het teken om de in het hoorbereik oscillerende poort N3 in amplitude te moduleren. De eerste oscillator doet dus niets anders dan de tweede oscillator in een langzaam ritme aan- en uitschakelen. Het uiteindelijke resultaat is daardoor een ritmisch onderbroken pieptoontje. Het uitschakelen van de geheugen-opfrisser kan men doen door S1 in de getekende toestand te zetten; de drie kondensatoren worden dan via R4 en S1b snel ontladen, zodat de schakeling vrijwel direkt na het uitschakelen weer ingeschakeld kan worden. Diode D1 vervult een heel belangrijke rol: zodra de schakeling van spanning wordt voorzien, wordt de uitgang van N2 " 1 " . En aangezien daardoor N3 voortijdig — dus nog voordat de spanning over de kondensatoren de triggerdrempel van N1 heeft bereikt — geaktiveerd zou worden, hebben we pen 9 van N3 via de diode op pen 3 van N2 aangesloten. Het logisch nivo op dat punt is tijdens het laadproces van C1a, -b en -c immers laag, zodat N3 pas kan gaan oscilleren wanneer

de uitgang van N1 hoog wordt. Om de geluidssterkte van de piëzo-zoemer wat op te peppen, hebben we deze tussen de in- en uitgang van een inverter (N4) opgenomen, waardoor de spanning over de zoemer wordt verdubbeld. De "herinneringstijd" kan met behulp van P1 ingesteld worden tussen 20 sekonden en 35 minuten. Wil men kortere of langere tijden, dan kan dat heel eenvoudig worden gedaan door R1 wat groter of kleiner te maken (eventueel ook C1). Ook de toonhoogte van N3 kan regelbaar worden gemaakt. Daartoe hoeft men alleen maar R3 te vervangen door een potmeter van 500 kQ. Een bijkomend voordeel daarvan is dat men dan ook de oscillatorfrekwentie van N3 precies op de resonantiefrekwentie van de zoemer (4 kHz) kan instellen. Op die frekwentie produceert een piëzo-zoemer immers het meeste geluid. Het stroomverbruik is zo gering (0,03 mA in ' " w a c h tende" toestand en 0,2 mA tijdens de alarmtoon), dat 2 gewone batterijen van 1,5 V het maanden kunnen uithouden. Tenminste, als u niet al te vergeetachtig bent.

Onderdelenlijst: R1 = 100 kQ R2.R3 = 470 kQ R4 = 100 Q P1 = 10 MQ-instel-potmeter C1a,C1b,C1c = IOOfjF/10 V tantaal C2

=

1 /JF/10 V

C3 = 330 pF D1 = 1N4148 IC1 = 4093 SI = dubbelpolige wisselschakelaar (eventueel enkelpolige omschakelaar Bz = piëzo-zoemer (bijv. PB 2720 van TOKO) Diversen: 1 Elex-print formaat 1 Geschatte bouwkosten zonder voeding, behuizing en montagemateriaal: ca. f 25,00

Figuur 2. Zo moet schakelaar S1 worden bedraad (in plaats van een dubbelpolige wisselschakelaar kan ook een enkel polige omschakelaar worden gebruikt). Figuur 3. U ziet het, de geheugen-opfrisser past probleemloos in elke broekzak en kan dus overal mee naar toe worden genomen.

•i

elko-tester

Hoe ingewikkelder zelfbouwschakelingen in elkaar zitten, des te groter is de kans dat ze niet meteen funktioneren. Meestal is menselijk falen de oorzaak: ongewilde kortsluitingen en verkeerde of weggelaten verbindingen vallen onder die kategorie. Het is echter ook mogelijk dat een bepaald onderdeel het heeft laten afweten. Halfgeleiders bijvoorbeeld kunnen door te heet en te lang solderen of door statische ladingen zijn beschadigd. Eiko's zijn ook nogal kwetsbaar: een te hoge of een verkeerd gepoolde spanning kan fataal zijn. Op het oog zien deze defekte komponenten er meestal nog prima uit. Om hun hobby enigszins betaalbaar te houden,

betrekken veel elektronicaamateurs de onderdelen voor hun projekten uit hun rommeldoos of uit "sloopschakelingen". Vooraf doormeten van deze onderdelen kan veel ellende achteraf voorkomen. Als aanvulling op de p-meter (Elex april 1985) en de aansluitingszoeker voor transistoren (Elex juli 1985) presenteren we hier een elko-tester. Met dit apparaat kan niet alleen worden gekonstateerd of een elko in orde is, het geeft ook een ruwe indikatie van de kapaciteit. Zoals een emmer gevuld kan worden met water, zo kan een elektrolytische kondensator lading opslaan. Hoe groter die lading is, des te groter is de spanning op de

aansluitdraden. De tijd die nodig is voor het opladen, hangt af van de grootte van de laadstroom (de dikte van de waterstraal) en van de kapaciteit van de elko (de inhoud van de emmer). Als we dus de laadstroom konstant houden, is de oplaadtijd recht evenredig met de kapaciteit van de te testen elko. Volgens dit principe werkt de schakeling van de tester (figuur 1). De opamp IC1 is geschakeld als komparator, als spanningsvergelijker dus. In rusttoestand is de spanning op de uitgang (pin 6) ongeveer 0 volt. Zodra de spanning op de niet-inverterende ingang ( + ) hoger wordt dan de spanning op de inverterende ingang ( —), klapt de

- lllïi!

uitgang om: de spanning op dat punt wordt vrijwel gelijk aan de waarde van de voedingsspanning. Daardoor gaat T1 geleiden, zodat de LED gaat branden. De spanning op de inverterende ingang wordt bepaald door de waarden van R6 t / m R8 en ligt dus vast op ongeveer tweederde van de voedingsspanning. De te testen elko wordt aangebracht tussen de punten A en B en vervolgens opgeladen via een van de weerstanden R1 t / m R4. In theorie zou één weerstand hier voldoende zijn; de waarden van eiko's kunnen echter nogal uiteenlopen. Als we bijvoorbeeld alleen R1 zouden monteren (1 uF per sekonde), dan zou

Figuur 1. Het bepalen van de oplaadtijd is een van de vele mogelijkheden om de kapaciteit van een kondensator te meten. De opamp signaleert met behulp van een LED, wanneer "de maat vol is". Tabel 1. In deze tabel is te zien welke laadweerstand voor welke kondensator gekozen moet worden en hoe de oplaadtijd moet worden omgerekend in de kapaciteitswaarde. Figuur 2. De schakeling van de elko-tester, gemonteerd op een kleine Elex-print. De schakelaars S1, S2 en S3 worden niet direkt op de print gemonteerd, maar door middel van montagedraad hiermee verbonden.

o—ot

D l

o—©

e - >

Cx

•

I

3KSKL

Onderdelenlijst

Tabel 1.

1 tot 10 ^F 10 tot 100 jif 100 tot 1000 uF > 1000/JF

het opladen van een elko van 4700 uF meer dan een uur duren. Omgekeerd zou bij een kleine weerstandswaarde de meting van kleine eiko's niet meer mogelijk zijn door de zeer korte oplaadtijd. Defekte kondensatoren kunnen niet worden opgeladen omdat de lekstroom te groot is of omdat er een inwendige kortsluiting is. In beide gevallen gaat de LED niet branden; de stroom uit de laadweerstand vloeit onmiddellijk af naar massa. Zo'n kondensator kan worden vergeleken met een emmer waar een flink gat in zit; het vullen wordt dan een nogal moeizaam karwei. Het is ook mogelijk dat de LED ogenblikkelijk oplicht:

X

1 2 3 4

vermenigvuldigingsfaktor X X

meetbereik

X

S3

dat gebeurt als een van de aansluitingen inwendig onderbroken is. Voor de schakeling is het net alsof helemaal geen elko aangesloten is; de voedingsspanning staat dan onmiddellijk op de nietinverterende ingang van de opamp. Dat de elko slechts tot tweederde van de voedingsspanning wordt opgeladen, heeft ook zijn reden. Het laden van een elko is geen lineair proces; het gaat langzamer naarmate de elkospanning dichter in de buurt van de laadspanning komt. Het verschil tussen de twee spanningen wordt steeds kleiner, maar nooit helemaal nul. De waarde van tweederde maal de voedings-

R1 = 1 MP. R2.R8 = 100 kQ R3 = 10 kQ R4 = 1 kQ R5 = 100 Q R6 = 2,2 kQ R7 = 56 kQ R9 = 220 Q T1 = BC 547B D1 = LED rood IC1 = 3140 51 = aan/uit-schakelaar 52 = druktoetsschakelaar, 1 x om 53 = draaischakelaar, 4 x om 1 Elex-print, formaat 1 Geschatte bouwkosten: circa f 25,00

spanning wordt relatief snel bereikt en resulteert bovendien in de komfortabele omrekeningsfaktoren van tabel 1.

Zo w o r d t gemeten Nadat met S3 het juiste meetbereik is ingesteld, wordt de kondensator aangesloten op de klemmen A en B. Dat kunnen bijvoorbeeld krokodilklemmetjes zijn aan korte stukjes draad. Neem wel twee verschillende kleuren: rood voor de plus-aansluiting, zwart voor min, en let op de polariteitsaanduiding op de elko! Vervolgens moet met een stopwatch of een horloge de tijd worden gemeten die verstrijkt tussen het indruk-

ken van S2 en het oplichten van de LED. Afhankelijk van de stand van de schakelaar moet die tijd worden vermenigvuldigd met 1, 10, 100 of 1000 JKF om een indikatie te krijgen van de waarde van de elko. In tabel 1 staat dat allemaal nog eens overzichtelijk bij elkaar. Na het meten wordt S2 losgelaten; de elko kan zich dan over R5 ontladen. Het stroomverbruik van de schakeling bedraagt ongeveer 9 mA, zodat de voeding gemakkelijk verzorgd kan worden door vier penlight-cellen.

ferro of chroom?

"Gebruik jij nog ferrobandjes? Maar dat is toch rommel vergeleken bij een chroomcassette. . .". Dat dit oordeel niet altijd juist is blijkt uit een test van cassettebandjes die onlangs in een audio-tijdschrift werd gepubliceerd. Luisterproeven toonden aan dat de klassie-

ke ferrobanden het nog altijd uitstekend doen. Dit neemt overigens niet weg dat de CrGybanden in technisch opzicht een echte verbetering zijn wanneer we ze vergelijken met de banden van ferromateriaal. Waarin zit nu het verschil? Wie het artikel "magneti-

sche hysterese" (elders in dit nummer) al gelezen heeft zal de grafiek in figuur 1 direkt herkennen. De magnetiseringskurven van ijzeroxyde- en chroomdioxyde-banden hebben beide de vorm van een hystereselus. Maar als we de kurves vergelijken zien we duidelijk

dat de Cr0 2 -lus groter is dan die van ferrobanden. De snijpunten met de vertikale as liggen verder uit elkaar; dat betekent dat de chroomband in beide richtingen een sterkere magnetisering toelaat. In vaktaal zeggen we dan: de band kan verder worden uitgestuurd, zodat

de dynamiek hoger is. Ook in horizontale richting is de Cr0 2 -lus groter; we kunnen daarom verwachten dat de veldsterkte van de opneemkop groter moet zijn. Dat is ook logisch, want voor opnamen met hogere signaalamplituden moet immers ook de uitsturing hoger zijn. Bij vele apparaten vinden we daarom op de schaal van de uitsturingsindikator twee 0-dB punten: een voor ferrobanden en het andere voor Cr0 2 -cassettes. Er zijn nog meer verschillen tussen ferrobanden en chroombanden, maar deze laten zich niet zonder meer uit de hysteresegrafiek aflezen. Zo hebben chroombanden bijvoorbeeld een hogere dichtheid; dit houdt in dat de deeltjes die samen de

magneetlaag vormen dichter op elkaar gepakt zijn. Door deze fijne struktuur laten de hoge frekwenties zich gemakkelijker registreren: bij deze frekwenties verandert het nivo van de magnetisering zeer snel, zodat zones met verschillende graden van magnetisering heel dicht naast elkaar komen te liggen. Doordat het frekwentiegedrag van chroombanden anders is moeten de opneem- en weergeefkorrekties van de recorder anders worden ingesteld (EQ op "70 pis" in plaats van "120/JS"). Bovendien moet ook de voormagnetisatie (BIAS) op een hoger nivo worden ingesteld. Hoewel chroomband in verscheidene opzichten over betere eigenschappen

beschikt, brengt het gebruik van dit type ook een nadeel met zich mee: de koppen verslijten sneller (tenzij de recorder is uitgerust met koppen van glas-ferriet). Dat de aanduiding " C r 0 2 " op de verpakking voorkomt betekent overigens niet dat zich in het doosje ook een echte Cr0 2 -band bevindt. Er bestaan namelijk ook "chroomsubstituut-banden"; dit zijn ferrobanden waarvan de magnetische eigenschappen (door middel van kobalt-toevoegingen) zodanig zijn verbeterd dat ze zich gedragen als chroombanden. Bij gebruik van dit type moet de Cr0 2 -instelling worden gekozen. Omdat men nogal eens vergeet de schakelaars " E Q " en " B I A S " in de juiste

stand te zetten, zijn de meeste recorders voorzien van een automatische omschakeling. Voor dit doel is in de cassetterand (naast het lipje van de wisbeveiliging) een uitsparing aangebracht; een voelertje in de recorder zorgt er voor dat de stand " C r 0 2 " , wanneer deze nodig is, vanzelf wordt ingesteld. Bij metaltape (een nog verder verbeterde bandsoort) zit de uitsparing in het midden van de cassetterand. De ontwikkeling van nieuwe bandmaterialen gaat nog altijd voort, hoewel er op de rand van de cassette intussen niet al te veel ruimte over is voor nog meer uitsparingen.

Leren omgaan met de ZX-Spektrum Hoewel dit boekwerkje speciaal voor kinderen is geschreven, wil dat niet zeggen dat volwassenen er niets uit kunnen leren. Integendeel. Het boek, geschreven door Drs. B. Baarda en Drs. A van London (ISBN 90 201 1766 1) en uitgegeven door Kluwer, leert een jonge computergebruiker, zo veel mogelijk zonder hulp van een volwassene, zijn of haar computer te gebruiken. Het eerste hoofdstuk behandelt op welke wijze een computer kan tekenen, schrijven, kleuren en geluiden maken. In het tweede hoofdstuk wordt bekeken voor welke toepassingen de computer nog meer is te gebruiken. Bijvoorbeeld het onthouden en bewaren van een opstel, een tekening of een muziekstukje. Ook het uitvoeren van karweitjes zoals moeilijke sommen uitrekenen, strafregels schrijven en spelletjes ontwerpen, komen aan de orde. Het derde hoofdstuk tenslotte, geeft een aantal voorbeeldprogramma's om zelf in te toetsen en te spelen. Jonge computergebruikers zullen niet alleen door de speelse benadering van de tekst, maar ook door de vormgeving van het boekje (dat overigens f 24,90 kost), zeker aangesproken worden!

ZX81 zelfbouw joystick met programmeerbare geluidseffecten Dit boek is een logisch vervolg op "ZX81 Elektronica Projekten", dat net zoals het hierboven voorgestelde boekwerkje uitgegeven wordt door Kluwer. Gebruikmakend, van de interface-print wordt in dit boek een eenvoudig te maken maar zeer veelzijdige joystick uitgewerkt. Met een minimum aan onderdelen opent zich een

wereld van uitdagende mogelijkheden voor uw ZX81. Bewegende graphics, maar ook invoer van getallen behoren tot de mogelijkheden. Vele uitgewerkte programmavoorbeelden illustreren het gebruik dat zich uitstrekt van animatie en spelletjes tot menu-georiënteerde programma's. Als toegift wordt een muziekgenerator beschreven, waarmee met behulp van slechts enkele onderdelen geluid aan de joystick wordt toegevoegd. Het door W . H . M , van Dreumel geschreven boekje kost f 19,50 (ISBN 90 201 1787 4).

loodakku-lader Wanneer we het in de elektronica hebben over akku's, dan bedoelen we hiermee doorgaans de bekende NiCd-akku's. Wat betreft de beschikbare kapaciteit zijn deze voor sommige toepassingen echter wat krapjes. Boven 500 mAh wordt het gebruik van nicad's relatief duur. Er kan dan beter overgestapt worden op de zogenaamde onderhoudsvrije loodakku's. Eigenlijk moeten we zeggen: "lood-zwavelzuur-akku", maar het zwavel-zuur is niet in vloeibare vorm, zoals bij gewone auto-akku's, maar in een soort gelei-achtige toestand (lood-gel-akku). In tegenstelling tot de autoakku is de lood-gel-akku hermetisch gesloten. Er kan dus geen "gassen" (borrelen) meer optreden. Hiermee zijn ook de vuldoppen aan de bovenkant overbodig: de

akku kan dus in elke gewenste stand gebruikt worden. Laden levert geen problemen op dank zij de nauwkeurig gedefinieerde laadeindspanning. Bij lage temperaturen liggen de prestaties van de loodakku een stuk hoger dan bij NiCd-akku's; bij hogere temperatuur wordt dit verschil wat geringer. Verder is de kortstondige belastbaarheid met hoge stromen uitstekend. Noemen we dan nog het geringe zelfontladen over lange termijn (50% na 16 maanden), dan verdient de lood-gel-akku het predikaat "ideaal". Of zijn er toch nadelen? De eerlijkheid gebiedt er een paar te noemen. Kleine uitvoeringen zijn er niet (de loodakku "begint" bij 1 Ah), maar een kniesoor die daarover valt. Verder is de levensduur wat korter dan

die van nicad's. Volgens de fabrieksopgaven houdt de loodakku het minstens 200 volledige laad/ontlaadcycli en maximaal 1000 gedeeltelijke laad/ontlaadcycli uit. Dit is weliswaar minder dan bij de NiCd-akku, die het 1000 volledige cycli volhoudt, maar zelfs de meest fanatieke modetbouwer zal hier geen problemen mee hebben.

Laden Doordat de laadtoestand nauw samenhangt met de klemspanning kunnen loodakku's automatisch geladen worden. Kijk maar eens in figuur 1. Praktisch gezien stijgt de klemspanning van één cel tijdens het laden van ca. 2 V tot 2,3 V De akku is dan 100% vol. Voor een 6-V-akku komt dit overeen met een klemspanning van 6,9 V (drie cellen).

Automatisch laden houdt nu in dat de akku met een bepaalde stroom geladen wordt. De laadspanning is begrensd op een waarde van 6,9 V, zodat overladen niet mogelijk is. Men kan op die manier de akku ook twee weken of zelfs een jaar op de lader aangesloten houden; het deert allemaal niets, de akku blijft altijd vol.

1

i

3V-

2,3V2V-

1V—

Öl

!

I 100%

laadtoestand Figuur 1. Het verband tussen de laadtoestand van een lood cel en de klemspanning. Bij 2,3 V is de cel vol.

*•

Met de bovenstaande eisen in het achterhoofd is de keuze voor onze akkulader niet al te moeilijk. Geknipt voor deze taak is de L200, het bekende spanningsregelaar-IC. In figuur 2 zien we de komplete schakeling. IC1 "streeft" naar een spanning van 2,8 V tussen de aansluitingen 4 en 3. Omgerekend via spanningsdeler R3/R4/P1 komt dit neer op een spanning van 6,9 V op de laadklemmen naar de akku. Men kan echter niet zonder meer een akku opladen met een konstante klemspanning van 6,9 V. Naarmate de akku meer ontladen is, zou de laadstroom veel te groot worden. Om deze reden is dan ook voorzien in een stroombegrenzing. Produceert de laadstroom over R1 en R2 een spanningsval groter dan 0,45 V, dan treedt het interne stroombegrenzingscircuit van de L200 in werking. De klemspanning

wordt dan zoveel teruggeregeld, dat de laadstroom op een bepaalde waarde begrensd wordt. Met R1 •= 1£> (R2 niet aangebracht) wordt de stroom begrensd op 450 mA. In feite hebben we in het begin van het laadproces dus een konstante stroombron, en op het einde een konstante spanningsbron. De dioden D5, D7 en D9 beschermen de schakeling tegen verkeerd polen van de akku. De lader is niet per se afhankelijk van het lichtnet. Via D8 kan geladen worden vanuit de auto-akku. Dit gaat natuurlijk alleen bij het laden van 6-V-akku's. In principe is de lader geschikt voor zowel 6-V-akku's als 12-V-akku's. In tabel 1 zijn een aantal verschillende akkumaten weergegeven met de daarbij behorende waarden en dimensioneringen voor Tri, D 1 . . . D4, D7, D8, R1, R2 en M1. Voordat we de schakeling in

tabel 1 akku in V/Ah

Tri inV/A

D1...D4, D7.D8

R1 in Sï

R2 inQ

Ml in A

laadstroom in A

6/2,5 6/4 6/6 6/8 6/10 12/1.2" 12/2,5* 12/4* 12/6*

12/0,4 12/0,6 12/1 12/1,2 12/1,5 15/0,2 15/0,4 15/0,6 15/1

1N4001 1N4001 1N4001 1N5401 1N5401 1N4001 1F-J4001 1N4001 1N4001

1,8 1 1 1 0,82 3,3 1,8 1 1

__ — 2,2

0,25 0,5 1 1 1 0,25 0,25 0,5 1

0,25 0,45 0,65 0,9 1 0,13 0,25 0,45 0,65

1 1

—

2,2

*voor 12-V-uitvoering moet R4 veranderd worden in 2,2 kQ

gebruik nemen moet de eindspanning met behulp van PI op precies 6,9 V ingesteld worden (of op 6-2,3 V=13,8 V in geval van" 12-V-akku's). Let op de waarde van R4: voor 6-Vakku's moet dit 560 Q zijn en voor 12-V-uitvoeringen 2,2 kQ. De laadwerking van het apparaat is af te lezen via LED D6. Is er spanning op de klemmen aanwezig, dan licht D6 op. Is de akku verkeerd gepoold, dan licht D6 niet op. Tijdens het laadproces zal D6 blijven branden (behalve bij totaal ontladen akku's: in het begin is de LED even gedoofd). Het eind van de lading is af te lezen op de ampèremeter. Is de laadstroom gedaald tot 1 % van de nominale waarde (de meter slaat nauwelijks uit), dan mag aangenomen worden dat de akku vrijwel geheel geladen is.

Figuur 2. De schakeling van de loodakku-lader. Centraal hierin staat de L200, een spanningsregelaar met stroombegrenzing. Figuur 3. De opbouw van de schakeling op een Elexprint formaat 1. Voor IC1 is enige koeling nodig. Dit kan een koelplaat zijn, of een metalen zijwand van de behuizing.

Onderdelenlijst R1 = 1 Q* R2 = vervalt* R3 = 820 Q R4 = 560 Q* R5 = 470 Q P1 = 500 Q instel C1 = 100 piF/25 V C2 = 330 nF C3 = 1 •/F/16 V D1. . D4 = 1N4001* D5 = 1N4148 D6 = LED D7.D8 = 1N4001* IC1 = L200 Diversen:

°?

Sr. »5P

ï] 0

1N4001

,

Tri - trafo 12 V/0,6 A sek. F1 = glaszekering 100 mA traag S1 = dubbelpolige netscha <elaar Elexprint formaat 1 metalen behuizing

Jïi. soom

T

©

6V

geschatte bouwkosten: f 30,00 (zonder kastje) " geldt voor uitvoering voor 6 V/4 Ah-akku's. Voor andere akku-types: zie tabel 1.

D1...D4-1N4001*

elektronisch lokaas Vanaf het moment dat de eerste prehistorische "hengelaar" met een scherpgepunte stok probeerde een vis te slim af te zijn, heeft de sportvisserij een onstuitbare ontwikkeling doorgemaakt. De techniek stelde steeds betere materialen ter beschikking, de wetenschap maakte een steeds dieper inzicht mogelijk in de psychologie van de vis. Het wordt nu langzamerhand tijd dat ook de elektronica op dit gebied zijn steentje gaat bijdragen. Elektronen doen immers vrijwel alles beter, sneller en nauwkeuriger dan mensen. Aanleiding tot dit alles was een Engelstalig wetenschappelijk tijdschrift, waarin we een artikel lazen over de intelligentie van vissen. Het was reeds lang bekend dat bijvoorbeeld dolfijnen bijzonder pienter en leergierig zijn. Onderzoek heeft nu uitge-

vissen gefascineerd door elektronica

wezen dat ook de meeste andere vissoorten buitengewoon geïnteresseerd zijn in bepaalde takken van wetenschap en techniek, met name ook in de elektronica. Deze baanbrekende ontdekking is te danken aan een jonge onderzoeker, wiens Walkman te water raakte tijdens een stoeipartij in een roeiboot met zijn vriendin. Hierop inhakend hebben wij in ons laboratorium een schakeling ontwikkeld, die in staat moet worden geacht de belangstelling van vissen te trekken en ook vast te houden, wat tenslotte de bedoeling is van iedere hengelaar. Het uiteindelijke resultaat is te bewonderen in figuur 1. Bij de keuze tussen optische en akoestische signalering hebben we ons laten leiden

door het feit dat LED's aanmerkelijk beter bestand zijn tegen onderwatergebruik dan luidsprekers. De verschillend gekleurde LED's lichten op in een schijnbaar willekeurige volgorde en kombinatie. Het hart van de schakeling (figuur 2) wordt gevormd door het CMOS-IC 4060, dat een oscillator en een 14-traps binaire teller bevat. De frekwentie van de oscillator bedraagt bij de aangegeven waarden voor C9, R9 en R10 enkele tientallen Hz. Door de interne delers ligt aan de uitgang Q4 van het IC de door 2 4 = 16 gedeelde frekwentie; uitgang Q5 levert de door 32 gedeelde frekwentie, enzovoort. De dioden D1 en D2 vormen samen met R8 een AND-poort, die de teller terugzet als Q5 en Q7 " h o o g " worden (tellerstand 10). Het tweede IC is een "decoder/driver"; het verwerkt

een BCD-gekodeerd signaal zodanig, dat aan de uitgang een 7-segments LED-display kan worden aangesloten, waarop dan de cijfers 0 tot en met 9 zichtbaar worden. Wij gebruiken echter zeven "losse" LED's. Een daarvan zit in het midden, de andere zijn in stervorm er omheen gegroepeerd (zie figuur 1). Gebruik dun, soepel montagedraad en vlecht het na het solderen stevig in elkaar, samen met een nylonlijn waaraan naderhand de haak kan worden bevestigd. De soldeerpunten aan de LED's moeten worden afgedicht met tweekomponentenlijm. De batterij en de print kunnen worden ondergebracht in een waterdichte behuizing, die dan tevens als dobber dienst kan doen. Het hengelen met deze uitrusting is kinderlijk eenvoudig. Bevestig een stevige lijn aan de dobber, laat het geheel in het water zakken en wacht af. Nadat de vissen zich rondom de LED's hebben verzameld, gebeurt er gedurende enige tijd schijnbaar niets. De diertjes probern een logische volgorde te ontdekken in het oplichten van de LED's. Als dat niet lukt, voelen ze zich geïrriteerd, wat uiteindelijk leidt tot agressief gedrag. Een van de vissen, meestal de grootste, zal dan toebijten. . . Tot slot een goede raad: laat nog wat vis over voor uw mede-hengelaars, die met hun ouderwetse uitrusting toch ook veel plezier beleven aan hun sport.

Figuur 1. Met deze eenvoudige uitrusting krijgt het sportvissen een nieuwe dimensie. Figuur 2. De schakeling voor het elektronische lokaas is met een handvol komponenten te realiseren. Figuur 3. CMOS-IC's zijn gevoelig voor statische ladingen: gebruik IC-voetjes en breng de IC's pas aan, als de andere komponenten gemonteerd zijn. Onderdelenlijst R1...R7 = 100 Q R8 = 100 kQ R9 = 220 kQ R10 = 1 MQ Cl = 100 nF C2 = 10 (/F/16 V D1,D5,D7 = LED rood D2.D4 = LED geel D3.D6 = LED groen IC1 = 4060 IC2 = 4511 Diversen: 1 aan/uit-schakelaar 1 Elex-print, formaat 1 1 waterdichte behuizing (zie tekst) 2 16-pens IC-voetjes 1 4,5-V-batterij 1 vishaakje met lijn vissen Geschatte bouwkosten (zonder "diversen"): circa f 20,00

portefeuille-alarm Of je nu over het strand loopt, over de markt kuiert of in een nette danwei minder nette openbare gelegenheid vertoeft: zakkenrollers zijn altijd en overal aktief. Wie daar aan twijfelt, moet maar eens een krant openslaan. Stukjes zoals "zakkenrollers aktief op weekmarkt" of "beurs met inhoud gerold" zijn dagelijkse kost voor dagbladjournalisten. En dat de heren langvingers al heel lang hun kwalijk beroep uitoefenen, moge wel blijken uit het feit dat al in de Chinese "Yat-Ping-dynastie"

middels grote aanplakbiljetten voor zakkenrollers werd gewaarschuwd. Maar wat het allemaal nog triester maakt, is de bedrevenheid waarmee sommige zakkenrollers opereren. Eén klein moment van onoplettendheid en wèg portemonnee. Nu is het helaas wel zo dat — ondanks alle waarschuwingen — sommige mensen er bijna om vragen om beroofd te worden. Kijk maar eens rond op een willekeurige weekmarkt. De beurzen met inhoud liggen daar vaak letterlijk voor het

oprapen. Toegegeven, het is soms erg moeilijk om je portefeuille zodanig weg te stoppen dat ze niet gemakkelijk gestolen kan worden en dat je ze zonder al te veel moeite weer tevoorschijn kunt halen. Gezien dit alles leek het ons dan ook helemaal geen gek idee om eens te kijken of dat probleem misschien langs elektronische weg kon worden opgelost. Wat er uit rolde was dit: een stukje elektronica dat onmiddellijk gaat krijsen wanneer onbevoegden uw portemonnee

of portefeuille uit uw jas- of binnenzak willen ontvreemden!

Eén schakeling, t w e e varianten Net zoals bij de elektronische krekel uit het vorige nummer, gebruiken we ook hier een IC van het type 4093 als toonproducent (bij het doorbladeren van deze Elex zult u overigens nog een schakeling tegenkomen waarin dit type IC een hoofdrol speelt, namelijk de

alarmkontakl (maakkontakt)

*

n

\

470k|il

1 <70k | -

N1 . . . N 4 = IC1 =4093 *C2

BS250

•Ï^TTEH^ R1

470k|

9V

R2 470k I

N1 . . . N4 = IC1 = 4093

§

* Cl

Figuur 1. Het verschil tussen deze twee varianten zit enkel en alleen maar in de manier waarop ze geaktiveerd worden: de bovenste schakeling treedt door het sluiten van het kontakt in w e r k i n g en de onderste door het openen van de alarmschakelaar. Daardoor heeft de schakeling veel meer toepassingsgebieden dan "alleen maar" als portefeuillealarm. Figuur 2. De tekening laat zien hoe een met een maakkontakt uitgerust portefeuille-alarm kan worden " i n g e b o u w d " . De foto onderaan toont hoe de versie met het verbreekkontakt op de portefeuille moet worden bevestigd.

*« Figuur 3. De schakeling is zo klein dat alle onderdelen op een halve standaarprint van het formaat 1 passen; de andere helft van de print kan worden afgezaagd.

Onderdelenlijst: R1.R2 = 470 k ö R3 = 4,7 MQ C1 = 220 nF C2 = 680 pF T1 = BS 250* IC1 = 4093 Diversen: 1 standaardprint formaat 1 1 enkelpolige schakelaar 1 piëzo-zoemer (TOKO PB 2720) geschatte bouwkosten zonder batterij en behuizing: ca. f 25,00 * zie tekst

"geheugen-opfrisser"). In figuur 1 hebben we de twee varianten getekend die — zoals u kunt zien — nagenoeg identiek zijn; alleen de "inschakelgedeeltes" wijken van elkaar af. Verder zijn de schakelingen precies hetzelfde: vier poorten waarvan één als laagfrekwentoscillator is geschakeld en een andere in het hoorbare bereik oscilleert. De eerste schakelt de tweede voortdurend aan en uit, waardoor er een ritmisch onderbroken pieptoontje ontstaat. Beide schakelingen treden in aktie zodra de voedingsspanning wordt ingeschakeld. Bij de bovenste schakeling gebeurt dat echter wanneer de alarmschakelaar gesloten wordt, terwijl de tweede variant (onderaan in figuur 1) geaktiveerd wordt wanneer de alarmschakelaar geopend wordt. Wij hebben deze keuzemogelijkheid "ingebouwd", zodat het portefeuille-alarm ook als beveiligingsinstallatie voor bijvoorbeeld ramen en deuren kan worden gebruikt. Ook zit men nu niet vast aan één manier van inbouwen. Zoals gezegd, gaat de onderste schakeling pas "krijsen" wanneer het alarmkontakt geopend wordt. In gesloten toestand is namelijk de gate van de veldeffekt-transistor (T1) met de source verbonden, waardoor er geen stroom door de drain-source-overgang

kan vloeien. De FET is dan ook gesperd en de schakeling doet niets. Precies het omgekeerde is het geval bij de schakeling boven in figuur 1; Wordt het kontakt gesloten, dan krijgen de poorten voedingsspanning en het alarm gaat af. Mocht u om de één of andere reden niet tevreden zijn met de klank of de toonhoogte, dan kunt u die zonder meer naar eigen smaak aanpassen door de waarden van C1 en C2 (respektievelijk R1 en R2) aan te passen. Als vuistregel geldt: hoe groter de waarde, hoe lager de toon, en omgekeerd. In plaats van de door ons gebruikte FET van het type BS 250 kan ook een "gewone" BC 560C worden ingezet. R3 moet dan wel 100 kQ worden gemaakt. In figuur 2 hebben we twee voorbeelden gegeven voor het monteren van de kontakten; boven een portefeuille-beveiliging met maakkontakt en onder (foto) de variant met verbreekkontakt. Voor meer details verwijzen wij u naar de figuuronderschriften. Beide schakelingen werken ook met een voedingsspanning van 6 V Daardoor kan als voedingsbron ook een "papierdunne" batterij van een 600-Polaroid-film gebruikt worden. Met behulp van S1 kan de schakeling op non-aktief worden gezet.

k

PDM-versterker Iets nieuws onder de zon? Nee, de kreet PDM doet weliswaar wat vreemd aan, maar bestaat toch al een heel tijdje. Deze afkorting staat voor puls-duurmodulatie. Er wordt dus gemoduleerd, d.w.z. informatie overgebracht via de pulsduur van een blokgolf. Wat we ons daarbij moeten voorstellen, kunnen we het beste in figuur 1 zien. We gaan uit van een analoog signaal dat we willen bewerken, in dit geval een sinusvormig signaal. Als "draaggolf" gebruiken we een blokspanning met een vaste frekwentie, die hoger ligt

dan de frekwentie van het analoge ingangssignaal (audio). De amplitude van het analoge signaal bepaalt de duty-cycle (de puls/ pauze-verhouding) van de blokgolf. In de figuur zijn een aantal opeenvolgende perioden van de blokgolf onder elkaar gezet. Nemen we bijvoorbeeld de periode t7-t8, dan zien we dat de op dat moment hoge positieve signaalamplitude een lange "1"-puls en een korte " 0 " tijd levert. In rust (geen ingangssignaal) zijn puls en pauze evenlang: de dutycycle is dan 50% (t1-t2, t23-t24). Hoe dit principe

toegepast wordt in een versterker, zien we in de volgende schakeling.

Een oscillerende versterker Allereerst het blokschema (figuur 2). N1 en de kombinatie N 2 . . . N 6 , T l , T2 vormen samen een inverterende versterker. Door middel van terugkoppeling via het netwerk R2/C2 krijgen we de opzet van de bekende inverteroscillator. Het uitgangssignaal is een blokgolf. Aan de ingng van deze oscillator wordt het audio-signaal aan-

geboden. De schakeling "verwerkt" deze informatie dan in de pulsbreedte van de blokgolf. Met het laagdoorlaatfilter L1/C4 kunnen we het audiosignaal weer uit de blokgolf "destilleren". In figuur 3 zien we de uiteindelijke schakeling. De opzet is rechttoe-rechtaan en zeker eenvoudiger als menige konventionele audioversterker. De clou van het versterken bij PDM-versterkers zit 'm eigenlijk in de digitale nivo's. Versterken van digitale nivo's komt neer op het simpelweg schakelen tussen voedingsspanning en nul. We hebben dus niets

N2...N6 T1.T2

oc

|_1,C4

n^>n3i 4

meer te maken met lineaire instellingen van eindtrappen en dergelijke. Een ander, niet onbelangrijk voordeel van het schakelen is het geringe verlies dat optreedt in de schakeltrap. T1 en T2 gedragen zich bij benadering als ideale schakelaars: er wordt dus (bijna) geen vermogen gesoupeerd. Door het aanbieden van het audiosignaal via P1, C1 en R1 aan de periodetijdbepalende kondensator C2 kunnen we op eenvoudige wijze de blokgolf in pulsbreedte moduleren. Hoe het signaal op het knooppunt van de drain-aansluitingen

van T1 en T2 uitziet hebben we reeds kunnen zien in figuur 1. Nu rest ons alleen nog het terugwinnen van het oorspronkelijke signaal uit de blokgolf. Dit gebeurt door filtering met het laagdoorlaatfilter L1/C4. De relatief hoge blokgolffrekwentie (circa 500 kHz) wordt er uit gefilterd, zodat alleen de audiosignalen de luidspreker bereiken. De voedingsspanning mag liggen tussen 4 en 9 V. Als voeding kunnen dus 4,5-Vof 9-V-batterijen gebruikt worden. In rust neemt de schakeling ongeveer 4 mA op bij een voedingsspanning

Imax

Figuur 1. Het principe van puls-duur-modulatie. De duty cycle {puls/pauze-verhouding} van de blokgolf w o r d t gevarieerd op de maat van het analoge signaal. Figuur 2. Het blokschema van onze PDM-versterker. Er w o r d t gebruik gemaakt van een zelfoscilierende pulsbreedtemodulator. Figuur 3. het schema is verassend eenvoudig: één IC, een FET-paartje, enkele weerstanden, kondensatoren en een spoeltje.

IC1 = N1 . . . N6 = 4050

15 mA (5 V I < 4 0 m A (9 V)

SI ?

C

>

o

»?oc f- >l | 6 Töoc u >6| s= 6 p [ q - poè olk c

" 18 ° ^

van 4,5 V. Het maximale uitgangsvermogen bedraagt 300 mW bij 9 V. Onderdelenlijst: R1.R2 = 10 kQ P1 — 1 k £ logaritmische potmeter Cl - 1 nF/10 V C2 - 820 pF C3 = 560 pF C4 = 100 nF M K T C5 = 220 ^ F / 6 V C6 - 100 f/F/10 V L1 - 39 fjH (HFsmoorspoeltje) T1 = BS 170 T2 - BS 250 IC1 = 4050 16-polige IC voet batterij 4 , 5 . . .9 V LS = luidspreker 8 Q Elex-print f o r m a a t 1 geschatte b o u w k o s t e n : f 30,00

Figuur 4. Bij de o p b o u w v a n d e z e print is het verstandig o m eerst de d r a a d b r u g g e n te leggen.

Bouw De schakeling wordt opgebouwd op een Elex-print van formaat 1 volgens het bouwschema in figuur 4. Gezien de eenvoud van de schakeling hoeven we bij de bouw geen problemen te verwachten. Soms kan de verkrijgbaarheid van het smoorspoeltje ü wat moeilijkheden opleveren. Mocht dit het geval zijn, dan kan het spoeltje eventueel ook zelf gewikkeld worden. Het recept: 25 a 30 windingen dunne geïsoleerde koperdraad op een ferrietstaafje met een doorsnede van ongeveer 10 mm (bijvoorbeeld uit een gesloopte transistorradio). Een luchtspoel, bestaande uit een vijftigtal windingen op een potlood (het potlood

kunststof bevestigingsmaterialen Onder de naam SKIFFY brengt Johan Pützfeld B.V. een assortiment nylon bevestigingsmaterialen op de markt, waarvan er een groot aantal prima in de elektrotechniek en de elektronica toegepast kunnen worden. Naast de meer bekende boutjes, moertjes, schijfjes en kabelstroppen zijn met name de zgn. tiknagels en printplaat-afstandhouders interessant. Tiknagels zijn te vergelijken met blindklinknagels en dienen voor het verbinden van twee of meer platen Het prettige van deze tiknagels is, dat de verbinding naderhand zonder meer weer uit elkaar is te halen zonder sloopof boorwerk. Dergelijke voordelen gelden eigenlijk ook voor de printplaatafstandhouders. De "traditionele" kombinatie bout/afstandbus/moer wordt vervangen door één bevestigings-element, waarmee de printplaat snel en handig wordt "vastgeklikt". Bij demontage kan de print zonder al te veel moeite weer losgenomen worden. Al deze produkten zijn verkrijgbaar in meerdere genormeerde afmetingen. Voor meer informatie kunt u zich wenden tot: Johan Pützfeld BV., Transformatorweg 37, 1014 AJ Amsterdam, tel. 020-868711.

(3295 M)

Jmm%0

V

mag na het wikkelen eruit) voldoet ook. De luidsprekerdraden stralen dan wel wat meer hoogfrekwentstoring af, wat soms last kan geven in de buurt van ontvangers.

Figuur 1. De hoeveelheid schadelijke gassen in de uitlaat hangt nauw samen met de mengverhouding l u c h t / b r a n d stof. Van een optimaal punt is eigenlijk geen sprake.

de A-opnemer

In de autobranche genieten de onderwerpen katalysator, loodvrije benzine en "schone" uitlaat sinds korte tijd een ruime belangstelling. En niet onterecht. Ze hebben namelijk één ding gemeen: het verminderen van de luchtverontreiniging door uitlaatgassen. Een stap in de goede richting is de elektronisch bestuurde brandstofinjektie. Dit wordt steeds meer toegepast in de moderne auto's, die door een betere verbranding zuiniger èn schoner worden. Daarnaast is reeds een prille start gemaakt met de verkoop van automodellen die uitgerust zijn met een katalysator in de uitlaat. Bij deze katalysator berust de zuiverende werking weliswaar op chemische processen, maar zonder de nodige elektronica hoeven geen (reinigingslprestaties verwacht te worden. Een belangrijk onderdeel in de keten vormt de lambda(A)-opnemer. Deze ziet erop toe, dat de brandstof-mengverhouding de juiste waarde houdt. Laten we ons maar eens

wat verder verdiepen in deze materie.

Figuur 2. Met katalysator ziet het er heel anders uit. In feite breken de gassen zichzelf onderling af. Dit gaat echter alleen goed bij een mengverhouding van exact 1.14,9. De Aopnemer zorgt ervoor, dat deze verhouding gehandhaafd blijft onder alle bedrijfsomstandigheden met een nauw keurigheid van maar liefst 2%e.

1 _H

regelbereik

C O K \

Verbranding Naast een hoop aandrijfenergie produceert een verbrandingsmotor (helaas) ook nog een aantal minder nuttige produkten tijdens de verbranding in de vorm van uitlaatgassen. Laten we eens een paar opnoemen. Wanneer een koolstofatoom (C) tijdens de verbranding te weinig zuurstof (O) krijgt, ontstaat het giftige koolmonoxyde (CO) in plaats van het onschadelijke kooldioxyde (C0 2 ); het koolstofatoom bindt zich maar met één zuurstofatoom in plaats van twee. Een andere groep schadelijke uitlaatgassen zijn de koolwaterstoffen (CH). Dit zijn de resten van benzinemolekulen die ook geleden hebben aan "zuurstofgebrek" tijdens de verbranding. Een typische koolwaterstof is bijvoorbeeld ethaan (C 2 H 6 ). Wanneer er dus relatief veel lucht in het benzinemengsel

co • CH

HO-tS^

\ .

NO„ rijk

14,9: 1

vóór katalysator

arm •

mengverhouding lucht/brandstof

85731X2

regelbereik

mengverhouding lucht/brandstof

Figuur 3. De A-opnemer produceert een spanning tussen pakweg 100 mV en 800 mV. Dat de grafiek zo steil afloopt komt de nauwkeurigheid van het mengsel alleen maar ten goede.

regel bereik

Figuur 4. In het regelsysteem w o r d t de brandstofinjektie snel in- en uitgeschakeld. De sensorspanning varieert dan tussen 100 mV (arm) en 800 mV (rijk). 14

Figuur 5. De doorsnede van een A-opnemer. Voor een goede w e r k i n g moet deze ergens in het uitlaatsysteem geplaatst worden waar de temperatuur ong. 250. . .800°C bedraagt. Soms is de opnemer uitgerust met een apart verwarmingselement, zodat deze ook direkt na de koude start werkt.

14,9

mengverhouding lucht/brandstof

*H—»M • arm

M—M4 i

arm

'

M—m arm

'

w

aanwezig is — men spreekt dan van een arm mengsel — dan is de produktie van koolmonoxyde en koolwaterstoffen gering. De motor is dan tevens zuiniger. Wat ligt er dus meer voor de hand om het mengsel arm te houden? Aan een arm mengsel kleven ook nadelen. We beperken ons alleen tot de voor het milieu relevante zaken. Daar er in feite een overschot aan lucht is, kunnen er stikstofoxyden (l\IO x )gevormd worden (bij hoge druk en hoge temperatuur). Een rijker mengsel vermindert weliswaar de NO x -produktie, maar geeft weer meer CO en CH. Tja, het is óf door de hond öf door de kat gebeten worden, bij wijze van spreken! Er moet dus ergens een kompromis gezocht worden voor de produktie van koolmonoxyde, koolwaterstoffen en stikstofoxyden. Voor de motor ligt de optimale mengverhouding bij 14,9:1 (gewichtsverhouding lucht:brandstof). In de grafiek van figuur 1 zien we dat dit alleen gunstig uitpakt voor het CO-gehalte en niet voor het CH- en het NO x gehalte. Voor de katalysator is dit echter een uitstekend "leefmilieu". Aan het stikstofoxyde wordt zuurstof onttrokken waarmee op zijn beurt weer de koolwaterstoffen worden verbrand. Het koolmonoxyde pikt ook een graantje (lees: zuurstofatoom) mee en wordt omgevormd tot kooldioxyde. Uiteindelijk blijven (in theorie) slechts onschadelijke restprodukten over: stikstof, water en kooldioxyde.

Lambda In feite treedt er tijdens de katalysatorreaktie alleen zuurstof-uitwisseling op: de door het stikstofoxyde afgegeven zuurstofatomen worden opgebruikt door het koolmonoxyde en de koolwaterstoffen. Om een zo volledig mogelijke omzetting

6

~Y brandstof opslag Q

drukregelaar

brandstof pomp -

- doseringsregelaar katalysator

*0*i X-opnemer

te behalen zal het duidelijk zijn dat de samenstelling van de verbrande gassen niet mag afwijken van een bepaalde, voorgeschreven waarde. Deze optimale situatie is, wanneer er precies zoveel lucht wordt aangezogen als nodig is voor de volledige verbranding van de brandstof, dus een mengverhouding van 14,9:1 (zie figuur 1). Voor het regelen van de mengverhouding gebruiken we de A-opnemer (A is de Griekse letter lambda). Deze is gemonteerd vóór de katalysator in de uitlaatbuis en bestaat uit een keramisch buisje (zircoonoxyde) dat aan de buitenkant bekleed is met een laagje platina. Hierlangs stroomt het uitlaatgas, terwijl zich aan de binnenzijde van het buisje gewone buitenlucht bevindt. Vanwege het grote verschil in zuurstofkoncentraties aan binnen- en buitenkant wordt er in de opnemer bij ca. 300°C een kleine spanning

opgewekt van ong. 800 mV. Deze spanning valt terug naar ong. 100 mV als er zich nog zuurstofresten in de uitlaatgassen bevinden, dus te weinig brandstof-inspuiting. In figuur 3 is te zien dat de sensorspanning zeer sterk verandert bij een relatief kleine variatie in de mengverhouding. Een zuiver analoge regeling is derhalve niet mogelijk. Er wordt dan ook een aan-uit-regeling toegepast (figuur 4). In snel ritme wordt de brandstofinspuiting aan- en uitgeschakeld. De verhouding rijk/mager is dan zodanig, dat de gemiddelde waarde van de sensorspanning 400 mV bedraagt.

De praktijk In figuur 2 zien we hetzelfde plaatje als in figuur 1, maar nu met katalysator en Aregeling. Duidelijk is te zien, dat in het regelgebied de hoeveelheid schadelijke gassen minimaal is. Een goed

afgesteld regelsysteem reduceert 85% van het COgehalte, 80% van het CHgehalte en 70% van het NO x -gehalte. Cijfers om over naar huis te schrijven! Het regelsysteem met de katalysator en A-opnemer zou eventueel ook in systemen met een konventionele karburateur gebruikt kunnen worden. Het geheel wordt dan echter komplex en mechanisch erg kritisch. Dit regelprincipe is dan ook het meest geknipt voor motoren met elektronisch gestuurde inspuiting. Bij auto's zonder elektronische inspuiting blijft het bij alléén een katalysator (dus niet geregeld) onder het motto "beter dan niets". Overigens hebben katalysator en A-opnemer één ding gemeen: ze kunnen beide niet tegen loodhoudende benzine. Aan de plotselinge opkomst van de loodvrije benzinepompen her en der in het land kunnen we dus al zien dat het goed gemeend is met ons milieu!

Figuur 6. Er komt heel wat elektronica aan te pas om de mengverhouding te regelen. De A-opnemer meet de samenstelling van de uitlaatgassen, terwijl tevens de aangezogen hoeveelheid lucht gemeten w o r d t . Uit deze gegevens berekent een computer onder andere de juiste hoeveelheid brandstof-inspuiting en het inspuittijdstip.

Bij het organiseren van sportwedstrijden of soortgelijke festiviteiten die in de open lucht moeten plaatsvinden, is een goede kommunikatie vaak van essentieel belang. Met schreeuwen kom je niet zo ver en bovendien is het uitermate vermoeiend. Ook het gebruik van mobiele zend- en ontvangstapparatuur levert de nodige problemen op: probeer maar eens een bepaald kanaal op de overbevolkte 27-MHz-band een paar uur lang bezet te houden! Beter, eenvoudiger en vooral praktischer werkt een doodgewone telefoon: geen storing, geen ruis, en een duidelijk oproepsignaal. De kosten hoeven nauwelijks een probleem te zijn: de voor ongeveer f 20,— alom verkrijgbare druktoetstelefoons mogen dan misschien niet de onverdeelde goedkeuring van de PTT kunnen wegdragen, voor ons doel zijn ze uitstekend geschikt. Uit zo'n telefoon komen twee draden. Die kunnen we niet zonder meer verbinden met een andere telefoon: er is ook nog een voedingsspanning nodig. Aan die voeding moeten enige eisen worden gesteld. Via de tweedraadsverbinding lopen namelijk zowel de voedingsstroom (gelijkstroom) als de spreekstroom (wisselstroom). Een voeding met een lage inwendige weerstand zou de spreekstroom kortsluiten. De voeding moet kleine spanningsvariaties toestaan, dus een hoge weerstand hebben voor wisselspanningen. In onze schakeling (figuur 1) zorgt de als stroombron geschakelde T1 daarvoor. De koliektor van deze transistor vormt voor de spreekspannïng een weerstand van meer dan 50 kQ. Die weerstand valt in het niet bij de inwendige weerstand van de telefoon, die enkele honderden ohms bedraagt. De rest van de schakeling dient voor het opwekken en

veld telefoon het ten gehore brengen van het oproepsignaal. Dat is ook de reden waarom de schakeling dubbel moet worden uitgevoerd, voor iedere telefoon één. We maken geen gebruik van de in de telefoon ingebouwde bel of zoemer: daarvoor is de voedingsspanning veel te

laag. De 555-timer is geschakeld als astabiele multivibrator en levert een blokspanning met een frekwentie van ongeveer 1,5 kHz, die door T2 wordt versterkt. Als we op S1 drukken, komt die wisselspanning over de klemmen a en b te staan, zodat de

piëzo-zoemer op de print van de gesprekspartner het signaal hoorbaar maakt. De "eigen" zoemer doet uiteraard ook mee. Wie dat als hinderlijk ervaart, kan in plaats van S1 een druktoetsschakelaar met een omschakelkontakt gebruiken. Daarop moet dan ook de zoemer worden aangesloten, zodanig dat de leiding naar de zoemer wordt onderbroken als er op de knop wordt gedrukt. Alle telefoons, die op het normale telefoonnet kunnen worden aangesloten, kunnen worden gebruikt bij de hier beschreven schakeling. In de eerder genoemde kleine druktoetstelefoons zit al een piëzo-zoemer. In theorie moet het mogelijk zijn die eruit te halen om hem in de schakeling van figuur 1 te gebruiken; dat levert een flinke besparing op. De kans dat het lukt is echter erg klein. Die zoemers zijn namelijk van fabriekswege meestal voorzien van een ingebouwde oscillator, die moeilijk te verwijderen is zonder de zoemer zelf onherstelbaar te beschadigen. Het aansluiten zal weinig problemen opleveren: figuur 2 laat duidelijk zien hoe het moet. De draaddoorsnede van de verbindingskabel tussen de twee telefoons is niet belangrijk: zelfs met draad van 0,2 mm 2 is een bereik van meer dan een kilometer mogelijk. Het ruststroomverbruik (hoorn op de haak of telefoon neergelegd) bedraagt ongeveer 7 mA. Dat kan worden teruggebracht tot 2,5 mA door in plaats van de 555 de MOS-versie van dat IC, de 7555, te gebruiken. Als de telefoon in gebruik is, moet de voeding ongeveer 30 mA leveren. Een 9-volt-batterij kan dat gemakkelijk aan. Voeding uit een auto-akku is ook mogelijk en heeft als bijkomend voordeel, dat je tijdens het telefoneren komfortabel kunt gaan zitten.

Onderdelenlijst (per schakeling!)

Figuur 1. Met twee van deze schakelingen en twee telefoons kan een perfekt lange afstandsverbinding gemaakt worden.

rO

Öm

ró

Oi Figuur 2. Zo moeten twee telefoons en twee schakelingen met elkaar worden verbonden om een gesprek mogelijk te maken. De lengte van de verbindingskabel is vrijwel onbeperkt.

//

-11-ih ii Q"

o L5»

"Horizon" " H o r i z o n " is een n i e u w en uniek t e k e n b o r d w a a r m e e m e n p e r s p e k t i e f t e k e n i n g e n kan m a k e n . D a a r d o o r is " H o r i z o n " een ideaal t e k e n - h u l p m i d d e l bij t e c h n i s c h t e k e n w e r k , onderw i j s , reklame t e k e n w e r k , i n s t a l l a t i e t e k e n i n g e n etc. De t e k e n m a c h i n e w o r d t geleverd k o m p l e e t m e t t e k e n p o t l o o d , t e k e n l i n i a a l , 20 vel A - 4 tekenpapier, rolletje p l a k b a n d , vlakg o m en een geïllustreerd i n s t r u k t i e b o e k j e w a a r m e e de g e b r u i k e r zich stap v o o r s t a p de beginselen van het p e r s p e k t i e f t e k e n e n eigen kan m a k e n . " H o r i z o n " kost rond de h o n d e r d g u l d e n en is te k o o p in w a r e n h u i z e n , in de k a n t o o r b o e k h a n d e l en in zaken die gespecialiseerd zijn in k a n t o o r b e n o d i g d h e d e n . Anbar Products BV., Avelingen-West 5, 4202 MS Gorinchem (X204 M )

Figuur 3. Per schakeling is slechts een halve Elex-print nodig. Zaag eerst de print door en monteer dan pas de onderdelen!

R1 = 100 kQ R2 = 560 kQ R3 = 27 Q R4,R6 = 4,7 kQ R5 = 10 kQ C1 = 1 nF C2 = 10 nF C3 = 100 M F/16 V D1.D2 = 1N4148 T1 = BC 557B T2 = BC 547B IC1 = 555 of 7555 (zie tekst) Diversen: 1 piëzo-zoemer, bijv. TOKO PB2720 1 druktoets (zie tekst) 1 aan/uit-schakelaar 1 Elex-print, formaat 1 (voldoende voor 2 schakelingen) Geschatte bouwkosten zonder telefoon, behuizing en batterij: circa f 20,00

wetenswaa rd i g heden over CMOS-NAND-poorten Het zal trouwe Elex-lezers wel eens opgevallen zijn dat de ontwerpers die onze schakelingen bedenken een merkwaardige voorliefde vertonen voor NAND-poorten. Inverters en AND- of 0Rpoorten komen er nauwelijks aan te pas. Waarom niet? Om de doodeenvoudige reden, dat de NAND-poort universeel inzetbaar is: alle logische funkties kunnen met behulp van NANDpoorten worden gerealiseerd.

De C M O S - N A N D poort 4011 Zoals alle poortschakelingen uit de CMOS-familie zit ook dit IC in een 14-polige DILbehuizing (Dual-ln-Line). Een IC bevat vier poorten die onafhankelijk van elkaar werken. De aansluitingen van die vier poorten (figuur 1) zijn gestandaardiseerd, dat wil zeggen dat de andere poortschakelingen uit de 40..-reeks (AND, OR, NOR, EXOR, EXNOR) dezelfde pennen gebruiken. Net als een transistor heeft een NAND-poort drie aan sluitingen. Daarmee houdt alle overeenkomst op. In feite is een logische poort een komplete schakeling, die bestaat uit een aantal transistoren en weerstanden. Deze schakeling heeft een eigen voedingsspanning nodig. Die wordt voor alle poorten van het IC toegevoerd via pen 7 (massa) en pen 14 (plus). De voedingsspanning mag variëren tussen 3 en 18 volt. De spanning op de ingangen van een poort mag niet

negatief zijn en ook niet hoger dan de voedingsspanning.

Wat doet een NAND-poort?

5...18V 4011

Figuur 1. De " b e d r a d i n g " in het inwendige van een CMOSNAND-IC. Ook de andere viervoudige poort-IC's uit deze serie hebben deze aansluitingen. In TTL-IC's liggen de aansluitingen anders. Figuur 2. De zogenaamde waarheidstabel laat zien hoe de uitgangsspanning reageert op de spanningsnivo's aan de ingangen. Logische IC's onderscheiden slechts twee nivo's: 1 en 0, ook wel " h o o g " en " l a a g " genoemd.

De waarheidstabel in figuur 2 geeft aan hoe de uitgangsspanning van een NAND-poort afhangt van de spanningsnivo's op de ingangen. A en B zijn de ingangen, C is de uitgang. Figuur 3a. Het schemasymbool De twee ingangen zijn volvan een NAND-poort. Poorten komen gelijkwaardig en te kunnen op diverse manieren allen tijde verwisselbaar. In met elkaar worden verbonden. Leg alleen nooit t w e e uitgande tabel betekent " 0 " een gen aan elkaar! laag spanningsnivo, " 1 " is een spanning die in de Figuur 3b. Als de t w e e inganbuurt van de voedingsspangen worden doorverbonden of ning ligt. Alleen als beide als één ingang aan de voeingangen " h o o g " zijn, is de dingsspanning w o r d t gelegd, ontstaat een inverter die het uitgang "laag". logische nivo omkeert. Het woord " N A N D " is een samentrekking van "NOT Figuur 3c. Door er een inverter A N D " : bij een gelijke achter te schakelen kunnen ingangstoestand is het resulw e van een NAND-poort een AND-poort maken. taat van een NAND-funktie tegengesteld aan dat van Figuur 3d. Inverters in de een AND-funktie. Om in te ingangsleidingen maken van zien waar die omkering voor een NAND-poort een nodig is, hebben we wat OR-poort. elementaire wiskunde nodig: Figuur 3e. De uitgang van een min maal min is plus. Dat EXOR-schakeling is h o o g als betekent in dit geval dat we het logische nivo op de inganmet twee NAND-poorten gen verschilt. Wie meerdere een AND-poort kunnen EXOR-poorten nodig heeft, opbouwen (figuur 3c). En kan natuurlijk beter een 4077 (vier EXOR-poorten) gebruiken. omdat plus maal plus nog steeds plus blijft, is het Figuur 3f. Een NAND-poort als absoluut onmogelijk om met aan/uit-schakelaar voor digitaAND-poorten een NANDle signalen. Als de bovenste poort te maken. ingang " h o o g " is, gaat de poort open. Invertering (omkering van het signaalnivo) is nu eenFiguur 3g. Een eenvoudige maal iets dat we in logische oscillatorschakeling met twee schakelingen vaak nodig inverters. C1 en R2 zijn de frehebben. In figuur 3b t / m 3g kwentiebepalende elementen. zien we nog enkele toepassingen van NAND-poorten. Vaak blijven er bij het ontwËBÊÊÊÊÊËÊÊÊwÊËËm

bovenaanzicht

A

B

0 0 1 1

O**

C

0 1 0 1

1 1 1 0

NAND-poort

Bo—I

3b

Inverter

A

C

B

1 0

0 1

3c

AND-poort

& Jo-oc A

B

0 0 1 1

3d

C

0 1 0 1

0 0 0 1

OR-poort

fü> c Bo-£j & Jo-I A 0 0 i

B 0 1 o

C 0 1 i

3f

3e EXOR-poort

schakelaar voor digitale signalen

A B C 0 0 1 1

0 1 0 1

oscillator

0 1 1 0

MRJlc werpen van schakelingen enkele poorten over. Als dat bijvoorbeeld AND-poorten zijn, is daar niet veel meer mee te beginnen; zijn het NAND-poorten, dan kunnen die misschien ergens in de

IC's ongebruikte poorten niet aan hun lot worden overgelaten. De ingangen van deze poorten zijn namelijk zo hoogohmig, dat ze reageren op elektrische velden. Dat leidt tot een onge-

schakeling als inverters gebruikt worden, waardoor dan weer een IC wordt uitgespaard. Dat maakt het gebruik van NAND-poorten zo aantrekkelijk. Overigens mogen in CMOS-

kontroleerd omschakelen van de uitgangen, waardoor het IC meer stroom gaat opnemen. Via de voedingsleidingen kan dat aanleiding geven tot storingen in de rest van de schakeling.

magnetische hysterese

Hysterese is onmisbaar. Weliswaar maakt deze merkwaardige eigenschap het gedrag van de magneetband tamelijk ingewikkeld, maar zonder de hysterese zouden we op de band geen informatie kunnen opslaan. Figuur 1 geeft de magnetiseringskurve van een geluidsband; deze heeft een karakteristieke lusvorm die ontstaat door het hystereseeffekt. Langs de horizontale as is de magnetische veldsterkte uitgezet die door de opneemkop teweeg wordt gebracht; hoe groter de stroom door de kop, des te sterker wordt het magneetveld. Langs de vertikale as kunnen we aflezen hoe (bij het opnemen) de magneetlaag van de band op het kopveld reageert. Wanneer een "maagdelijke" geluidsband wordt blootgesteld aan het magnetische veld van de opneemkop, loopt de magnetiseringskurve eerst vanuit het nulpunt (6) naar (1). Als de veldsterkte verder wordt opgevoerd (in de grafiek: meer naar rechts langs de horizontale as) neemt ook de magnetisering van de band toe, zodat de kurve

Figuur 1. De hysterese-grafiek heeft een karakteristieke lusv o r m . Ook na het uitschakelen van de stroom door de opneemkop blijft de magnetisering van de band behouden (punt 3). Dat w e op een geluidsband informatie kunnen vastleggen is dus een gevolg van de hysterese.

magnetisering van de band

•?

IN) 2

3 \j i

ƒ ƒ

•

*

H

(S)

INI Ë

y

fa

magnetische v bij de opname

7 (SI

85727X-1

Figuur 2. Ook als de op te nemen wisselspanningen kleiner worden vormen zich hystereselussen. Deze zijn uiteraard kleiner.

verder oploopt. Uiteindelijk zal de band zijn verzadigingspunt (2) bereiken. De magnetisering is dan maximaal en kan dus niet meer toenemen, ook niet als de veldsterkte van de kop nog verder wordt opgevoerd; daarom loopt de kurve vanaf (2) horizontaal. Als we nu de stroom door de opneemkop weer verminderen, zal de veldsterkte van de kop geringer worden. De magnetisering van de band blijft echter grotendeels behouden: als de veldsterkte van de kop tot nul is gereduceerd, bevindt de magnetiseringskurve van de band (3) zich nog ruimschoots boven de nullijn. De inwerking van het kopveld is nu dus op de band vastgelegd. Pas wanneer de richting van de stroom door de kop wordt omgekeerd (in de grafiek: links van het nulpunt op de horizontale as) zal, doordat de inwerking van het kopveld nu tegengesteld is, de magnetisering van de band teruglopen tot nul (4). Dit betekent echter niet dat Het verzadigingseffekt laat zich echter niet opheffen. Boven een bepaalde waarde kan de magnetisering van de band niet meer toenemen. Als de pieken van het op te nemen signaal boven deze grens komen worden ze (wegens gebrek aan magnetiseerbare reserves) afgesneden. Men noemt dit "oversturing" en het gevolg is: vervorming. Door tijdens

de opname goed op de uitsturingsindikators te letten kan worden voorkomen dat de band overstuurd raakt: de grens van het "rode" bereik mag slechts incidenteel overschreden worden, de band nu weer geheel in de neutrale toestand van het begin is teruggebracht: als we namelijk de kopstroom uitschakelen, zal blijken dat de magnetisering van de band weer begint te stijgen (stippellijn van (4) naar (5)); in de band is dus blijkbaar een hoeveelheid restmagnetisme overgebleven. Dat de magnetiseringskurve bij (4) toch de nullijn bereikt, komt doordat op dat punt het restmagnetisme en het (tegengestelde) kopveld elkaar tijdelijk opheffen. Willen we de band dus werkelijk neutraal maken (6), of zelfs tegengesteld magnetiseren (7), dan zullen we grotere (omgekeerde) kopstromen moeten gebruiken. De tegengestelde magnetisering (die bij (7) zijn maximum bereikt) kan uiteraard weer met een positief kopveld teniet worden gedaan. Het magnetische veld van de kop "sleept" dus in zekere zin de magnetisering van de band met enige vertraging achter zich aan; dit effekt (wat zijn exotische naam ontleent aan het Grieks: hysterèsis = "vertraagde aankomst"), wordt overigens ook behandeld in de rubriek "Hoe zit dat?".

Hoe groot de lus wordt hangt af van de kopstroom. Bij zwakkere magnetisering ontstaan ook hystereselussen, maar die zijn kleiner, en bovendien is de horizontale afbuiging aan de boven- en onderzijde van deze lussen minder scherp omdat de band niet geheel verzadigd wordt (zie figuur 2). Van dit effekt maakt men gebruik bij de voormagnetisatie. Aan de opneemkop wordt een hoogfrekwente wisselspanning toegevoerd; deze wordt afgeleid uit de wisgenerator, die meestal tussen 40 en 100 kHz is ingesteld. Hierdoor ontstaan hele kleine hystereselusjes. Het middelpunt van deze lusjes wordt door het op te nemen signaal (wat laagfrekwent en dus veel "langzamer" is) verschoven. Zo verkrijgt men een enigszins rechte opnamekarakteristiek die niet beïnvloed wordt door de hysterese.

Figuur 3. Bij het opnemen met voormagnetisatie w o r d t de op te nemen laagfrekwentwisselspanning gesuperponeerd op een kleine hoogfrekwent-wisselspanning. Door de hoogfrekwentwisselspanning doorloopt de magnetisatie van de band steeds opnieuw kleine hystereselusjes, zodat het op te nemen signaal geen nadelige invloed van het hystereseeffekt ondervindt. Zo ontstaat een bruikbare karakteristiek en een ruim uitsturingsbereik.

!rrslm$rif%*Jfft

7

Rally op zonne-PK's De aan de Tour de Sol '85 deelnemende auto's bereikten de finish niet op kracht van een of andere konventionele brandstof, maar op die van (direkte) zonneenergie. Het was de eerste

Europese rally voor solargevoede auto's. De afstand Romanshorn — Genève werd in vijf dag-etappes afgelegd. Als eerste ging een Mercedes-Benz over de eindstreep. De met Telefunken-solarcellen aangedreven wagen werd dan ook nog eens extra in het zonnetje gezet.

Ongeboren leven in vroeg stadium "hoorbaar" Reeds vanaf de tiende zwangerschapsweek kan het leven van de ongeboren vrucht worden waargenomen met behulp van een zogenaamde Babypuls. Dit ultrasoon-apparaat geeft door middel van geluid via een luidspreker de hartslag van de foetus weer. Het onderzoek vormt geen belasting voor de aanstaande moeder of het ongeboren kind. Integendeel, de hoorbare signalering van de hartfunktie van de vrucht kan op de moeder een psychologisch gunstig effekt hebben. De Babypuls zendt een zwak kontinu ultrasoonsignaal met een vaste frekwentie uit in het moederlichaam. Dit signaal wordt aan het oppervlak van het vruchtweefsel gereflekteerd. De beweging aan het oppervlak van het vruchtweefsel, als gevolg van de foetale hartslag, veroorzaakt frekwentieveranderingen in de gereflekteerde echo. Die veranderingen zijn via de luidspreker hoorbaar. Door de onderdrukking van storende bijgeluiden worden de tonen die foetaal leven aanwijzen nog duidelijker waarneembaar. Siemens Nederland N. V, Den Haag

Doe-het-zelfpakketten voor veranderingen in telefoonaansluiting Vanaf 8 juli a.s. zijn in de Telefoon- en Primafoonwinkels van PTT zogenaamde doe-het-zelf-pakketten te koop. Met deze pakketten kan de konsument zelf een tweede toestel aansluiten, of een telefoontoestel verplaatsen. Nu aan de vraag naar eerste aansluitingen vrijwel voldaan

is, zal de groei van PTTTelekommunikatie op de konsumentenmarkt vooral te vinden zijn in de vraag naar tweede aansluitingen en veranderingen in de bestaande voorzieningen. De ervaring leert dat de konsument deze veranderingen zelf wil aanbrengen. Met de introduktie van het doe-het-zelf-pakket meent PTT haar assortiment zodanig uitgebreid te hebben dat aan dit verlangen wordt tegemoetgekomen. Bovendien wordt met het bieden van deze voorziening voorkomen dat de abonnee op onoordeelkundige wijze gaat sleutelen aan zijn aansluiting. Dat brengt namelijk risiko's met zich mee voor de abonnee zelf (de belspanning kan oplopen tot meer dan 100 volt) en voor de kwaliteit van het telefoonnet (er kunnen storingen optreden). Het principe van het doe-het-zelf-pakket berust erop dat de aansluiting op het PTT-kontaktpunt gebeurt door middel van een steker, nadat (!) de verandering is gerealiseerd. Wie het aansluitschema volgt loopt geen veiligheidsrisiko's en weet zich verzekerd van behoud van de kwaliteit van de telefoonvoorziening.

NS heeft primeur met microcomputergestuurde beveiliging Fail-safe microcomputerinstallaties voor spoorwegbeveiliging zijn de laatste jaren in snelle opmars. De tot dusver door relais gestuurde funkties worden in dit systeem overgenomen door microcomputers. Deze microcomputersystemen kontroleren of een gekozen rijweg vrij is, stellen de wissels in de gewenste stand, vergrendelen deze en sturen de seinen aan. Siemens-ingenieurs van de afdeling spoorwegbeveiliging hebben in ruim tien jaar deze systemen ontwikkeld.

In sommige sektoren kon de overgang van elektromechanische systemen in microcomputersystemen betrekkelijk snel worden gerealiseerd. Daar waar echter de veiligheid van treinreizigers en personeel in het geding is, moet (ook door de wet geëiste) absolute betrouwbaarheid bestaan. De fail-safe microcomputers van de nieuwe beveiligingsinstallatie in Hilversum sturen en bewaken 52 spoorsecties met 36 wissels, 29 signalen en 3 spoorwegovergangen. Het treinverkeer op dit traject omvat dagelijks 230 treinen met circa 28 000 reizigers. Siemens Nederland N. V, Den Haag

Internationale onderscheiding voor BASF-magneetbanden Ter herinnering aan de vijftigste verjaardag van de eerste magneetband-

produktie ontving BASF de " M a n of the year"-prijs. Deze onderscheiding wordt jaarlijks door de International Tape Association (ITA) en Time Magazine uitgereikt. Het hoofd van de operationele divisie Informatiesystemen van BASF, Professor Dr. Manfred Heckle, nam de prijs in ontvangst tijdens de 15e jaarvergadering van de ITA in Tampa, Florida. In juni 1934 leverde BASF de eerste 50 000 meter band aan AEG. Deze onderneming ontwikkelde de daarbij behorende bandrecorder met de naam magnetofoon. Oorspronkelijk zouden alleen radioklanken worden vastgelegd en weergegeven. Hoeveel uitbouwmogelijkheden het principe van magnetische informatie-opslag had, blijkt uit de veelvoud van produkten die tegenwoordig worden geleverd op het gebied van audio, video en datatechniek. BASF Nederland Arnhem

BV.,

in m e m o r i a m Bob W. van der Horst Het elektronica-maandblad Elektuur was het geesteskind van de heer Van der Horst, die hiermee 25 jaar geleden in zijn eentje begon. Twintig jaar lang was hij de energieke en bezielende hoofdredakteur, altijd vol met ideeën en met een oog steeds gericht op de techniek die de toekomst zou brengen. In die tijd heeft hij Elektuur zien uitgroeien tot een internationaal maandblad, dat in tal van talen verschijnt en nu toonaangevend is voor elekOp zondag 28 juli jongstleden is de heer Bob W. van tronica-hobbyisten in de gehele wereld. der Horst, oprichter, oudZijn heengaan is een groot hoofdredakteur en tot voor verlies voor ons. kort eigenaar van Uitgeversmij. Elektuur B.V., overleden. de Elektuur/Elex-redaktie

Menige bezitter van een radiografische modelbesturing zal zich wel eens afgevraagd hebben wat men met dat apparaat nog meer kan doen (behalve dan het besturen van modellen). Tenslotte zijn deze digitale (en liefst ook nog proportionele) wondertjes niet bepaald goedkoop. Zeker als men net is overgestapt van 27 MHz naar 39 MHz en de oude modelbesturing ongebruikt in de hoek ligt, is dat een begrijpelijke vraag. Maar natuurlijk kan men de dekoder ook gebruiken zoals hij bedoeld is — voor het besturen vana modellen. De puls dekoder vormt de verbinding tussen de ontvanger in het model en datgene wat op afstand bediend moet worden. De dekoder die in dit artikel beschreven wordt is bedoeld voor modelbesturingen die met positieve impulsen werken. Voor besturingen die zijn ingericht voor negatieve impulsen is deze schakeling niet geschikt, maar gelukkig komt dat type weinig voor. Nadat het signaal van een digitaal-proportionele modelbesturing ontvangen en gedemoduleerd is, hebben we impulsen verkregen waarvan de breedte meestal 1,5 ms bedraagt; deze worden uitgezonden met tussenpozen van 25 tot 30 ms. De impulsduur van 1,5 ms is de "rustwaarde"; op het moment dat er informatie wordt overgedragen zal de impuls smaller of breder zijn. Bij een modelvltegtuigje kunnen we op deze wijze het richtingroer besturen: een impulsbreedte van 1 ms zal bijvoorbeeld tot gevolg hebben dat het roer tegen de linker aanslag klapt, terwijl bij een breedte van 2 ms het roer naar rechts gaat (zie figuur 1). Deze methode is bijzonder praktisch omdat het dekoderen van de informatie die wordt

pulsdekoder voor model bestu ringen overgedragen zo eenvoudig is. Doordat de impulsen met gelijke tussenpozen worden uitgezonden en altijd dezelfde hoogte hebben (ca. 4 V tot 6 V), wordt de gemiddelde gelijkspanning uitsluitend bepaald door de impulsduur. Men zou dus met behulp van een geschikte RCkombinatie (T = R • C > 100 ms) de pulstrein kunnen omzetten in een gelijkspanning waarvan de waarde bij impulsen van 2 ms ca. 0,4 V bedraagt, en bij impulsen van 1 ms ca. 0,2 V. Bijna alles wat analoog gaat, kan ook digitaal. In ons geval wordt met behulp

van digitale CMOS-IC's vastgesteld hoe breed de impuls is. De opzet van de dekoder is zo, dat de uitgang geaktiveerd wordt wanneer de impulsbreedte meer dan 1,5 ms bedraagt; we kunnen de schakeling ook laten reageren op verkorting van de impulsen, maar hoe dat werkt wordt uitgelegd aan het einde van dit artikel. De schakeling funktioneert als volgt. FF1 en FF2 zijn zogeheten data-flipflops. Een positieve impulsflank op de klokingang heeft tot gevolg dat de flipflop het logische nivo overneemt dat

op dat moment aanwezig is op de data-ingang: de Quitgang krijgt het nivo van de data-ingang, en op de Q -uitgang vinden we de geïnverteerde waarde van dat nivo. Als nu de ontvanger een puls afgeeft, verschijnt op de Q-uitgang van FF1 een logische " 1 " ; iets anders is ook niet te verwachten, want de dataingang van FF1 is immers verbonden met de voedingsspanning, en deze is per definitie logisch " 1 " . FF2 reageert nog even niet omdat de klokingang van deze flipflop verbonden is met de Q -uitgang van FF1.

min

rust

Figuur 1 . U i t d e o n t v a n g e r v a n een digitaal-proportionele modelbesturing komen impulsen die in de " r u s t t o e s t a n d " een b r e e d t e h e b b e n v a n 1,5 m s . D e i n f o r m a t i e o v e r d r a c h t v i n d t plaats d o o r deze i m p u l s e n te v e r l e n g e n of te v e r k o r t e n m e t ca. 0,5 m s . De impulsen w o r d e n uitgezonden m e t t u s s e n p o z e n v a n 25 tot 30 m s .

max

1 ms 2 5 t o t 3 0 ms

-fi—04...6V

F F 1 , F F 2 = 1C1 = 4 0 1 3

Figuur 3. O m d a t d e d e k o d e r o o k in e e n m o d e l m o e t k u n nen w o r d e n i n g e b o u w d hebb e n w e de o n d e r d e l e n o p s t e l l i n g zo k o m pakt mogelijk gehouden.

IC1

BC 547 B

0O^

10M

16 V

®"

Voordat de impuls zich aandiende was Q van FF1 logisch " 1 " , maar omdat Q intussen door de impuls op logisch " 1 " werd gebracht, is het nivo op Q naar logisch " 0 " gegaan. Op de klokingang van FF2 wordt dus (door Q van FF1) een negatieve impulsflank aangeboden; FF2 reageert niet op negatieve impulsen, zodat de Q-uitgang van deze flipflop logisch " 0 " zal zijn. Maar nu doet zich bij FF1 een interessant verschijnsel voor. FF1 mag dan van huis uit een flipflop zijn, maar in onze toepassing is hij

geschakeld als monoflop. Nadat Q van FF1 logisch " 1 " is geworden, zal C1 via P1 en R2 worden opgeladen. Omdat de reset-ingang van FF1 verbonden is met Cl, zal deze flipflop na het verstrijken van de monofloptijd (instelbaar met P1) weer omklappen. Q wordt dan logisch " 0 " en (opgelet!) Q wordt nu logisch " 1 " ! FF2 ontvangt nu een positieve impuls en wordt dus getriggerd. Het logische nivo dat op de uitgang van FF2 verschijnt wordt bepaald door het nivo dat op dat moment aanwezig is op de dataingang. Omdat de data-

Figuur 2. D e s c h a k e l i n g is o p g e b o u w d rond t w e e flipflops, w a a r v a n er e e n is o m g e b o u w d tot monoflop. Als m e n b e h a l v e de LED o o k e e n relais w i l a a n s l u i t e n m o e t d e vrijloopdiode D2 verplicht w o r d e n aangebracht.

4-®

Onderdelenlijst R1 = 47 k Q R2 = 5,6 k Q R3.R4 = 10 kQ R5 = 180 Q P1 = 10 kQ instelpotentiometer C l = 270 nF C2.C3 = 10 p F / 1 6 V D l = LED D2 = 1N4148* IC1 = 4013 T1 = BC 547B Diversen: ]6 Elex-standaardprint 1 1 relais 5 V / 5 0 m A Kosten (zonder relais) ca. f 20,00 * zie tekst en figuur 2

formaat

ingang rechtstreeks is verbonden met het punt waar de impulsen uit de ontvanger binnenkomen, zal de uitgang Q uitsluitend logisch " 1 " worden als de impuls uit de ontvanger nog aanwezig is. Dit is alleen het geval als de tijd die met P1 is ingesteld korter is dan de breedte van de impuls die uit de ontvanger komt. Als met P1 een duur van 1,7 ms is ingesteld, en de impuls een breedte heeft van 2 ms, dan gaat T1 geleiden, zodat het relais aantrekt en de LED oplicht. Maar als de impuls de rustwaarde heeft van 1,5 ms, is de impuls alweer weg voordat FF2 kan reageren; in dat geval licht de LED dus niet op. Het afregelen van de schakeling is bijzonder eenvoudig. Nadat de zender en de ontvanger zijn ingeschakeld mag de betreffende funktieknop nog niet worden ingedrukt. Stel eerst P1 zo in dat de LED nog donker blijft. Druk nu op de knop

van de zender en draai aan P1 totdat de LED goed oplicht (maar ook weer dooft zodra de knop wordt losgelaten). Tot slot moet nog worden toegelicht hoe men de dekoder kan aktiveren als de

Desoldeerlitze is al sinds mensenheugenis (nou, ja . . .) een eenvoudig, maar zeer doeltreffend hulpmiddel bij het verwijderen van soldeertin. Of men nu een defekt onderdeel moet vervangen of wat gemorste tin moet verwijderen, met desoldeerlitze is dat in een wip gebeurd. Men legt de litze gewoon op de desbetreffende soldeerplaats en verhit beide met een bout; de vloeibare tin wordt dan als het ware door de litze opgezogen. Maar zoals bij veel kleine dingen: wanneer men ze eens een keer nodig heeft, zijn ze nergens te bespeuren. Desoldeerlitze vormt daar helaas geen uitzondering op. In noodgevallen kan

men zich echter uitstekend behelpen met de afscherming van een stukje koaxkabel. Want net zoals litze, bestaat de afscherming van koaxdraad uit een vlechtwerk van talrijke dunne draadjes. Ook de afscherming van zeer dunne afgeschermde kabel kan heel goed voor het wegzuigen van tin worden gebruikt. Wel is het dan beter om het draadvlechtwerkje eerst in wat soldeerhars te drenken (uit een spuitbus of "zelfgemaakte": een beetje in spiritus opgelost colofonium). Tot slot nog 'n tip in deze ' " n tip": desoldeerlitze — echte of zelfgemaakte — is een prima warmtegeleider. Houd de litze tijdens het desolderen dus niet met de blote vingers vast, want dat is vragen om brandblaren. . .

informatie wordt overgedragen door de impulsen korter te maken dan 1,5 ms. In dat geval verbinden we R3 niet met Q maar met Q van FF2. De afregeling blijft hetzelfde. Zo kunnen we dus twee dekoders aansluiten op het-

zelfde besturingskanaal; als de joystick tegen de ene aanslag rust wordt de ene dekoder geaktiveerd, en de andere krijgen we ter beschikking door de joystick naar de tegenoverliggende aanslag te brengen.

De aandrijving en de elektronika in een modelbouwvliegtuig, -boot of -auto wordt doorgaans gevoed vanuit een stel akku's. Thuis kunnen deze met een gewone, netgevoede lader opgeladen worden, maar hoe gaat dit te velde? Het zou jammer zijn, als men na een kwartiertje vliegen, varen of rijden alweer naar huis toe moet om de inmiddels lege akku's weer op te laden. Bijladen door de auto-akku ligt voor de hand, maar de beperking hiervan is de beschikbare spanning: 6-Vakku's kunnen wel bijgeladen worden, maar voor 12-V-versies is de door de auto-akku afgegeven spanning natuurlijk te krap. In

dingsspanning en de kondensatorspanning van C1, samen dus de dubbele voedingsspanning. Door de omschakelaar weer in de stand a te zetten kan C1 zich opnieuw opladen; de dioden Db verhinderen, dat C2 zich hierbij terug ontlaadt. Door de omschakelaar periodiek te schakelen tussen plus en nul blijft het verdubbelingssysteem op gang. Theoretisch is de uitgangsspanning 24 V, maar men zal op zijn sloffen kunnen aanvoelen dat die spanning bij toenemende belasting wat ineenzakt. Volgens de kondensatorformule Q = C • U

spanningsverdubbelaar voor auto-akku's dat geval moet de spanning een stuk hoger liggen dan 12 V. Dat optransformeren zonder trafo ook kan, bewijst deze schakeling. Een handjevol (vermogens-)elektronika zet 12 V om in 24 V.

Verdubbelen door te schakelen Door een truuk kunnen we een kondensator vanuit een

enkele gelijkspanning opladen tot de dubbele waarde van deze spanning. Figuur 1 toont ons het principe. Het blok "schakelaar" is een omschakelaar tussen de positieve voedingsspanning en de massa, in "solidstate-uitvoering". De komplete schakeling wordt ook wel Villard-spanningsverdubbelaar genoemd. In de eerste tekening wordt de

negatieve aansluiting van C1 naar massa geschakeld. Via de beide parallelgeschakelde dioden Da laadt C1 zich op tot de voedingsspanning. In de tweede tekening klapt de schakelaar om naar de plus. In feite wordt hierdoor de kondensatorspanning van C1 "boven op de voedingsspanning gezet". Via de dioden Db wordt C2 opgeladen tot de som van de voe-

zal voor een gegeven waarde voor C de spanning U verminderen als er lading afgenomen wordt. Naarmate C1 en C2 groter gekozen worden kan er dus meer stroom afgenomen worden (bij een bepaalde spanningsdaling).

De schakeling In figuur 2 herkennen we

Figuur 1. Het principe van de spanningsverdubbeling. De minkant van C1 w o r d t afwisselend aan de plus en aan de nul gelegd door een elektronische schakelaar. Het hierbij behorende laad- en ontlaadproces zorgt voor een uitgangsspanning die hoger is dan de ingangsspanning.

TIP 2955 BD680 TIP 3055 BD679

NI . . . N4 = IC1 = 4093 12V

<§>

N3 ECB

B C E

1N4148

O

:ïDy. 3J—V"X

• +

iM4i48 f S j J l y

24V

-p—(+) max 2A |1000 t. 140 V

•ÉM220O

-JCHO)

een groot deel van het in figuur 1 geschetste principeschema. De omschakelaar heeft gedaante gekregen in de vorm van het transistorpaar T3/T4. Beurtelings worden T3 en T4 in geleiding gebracht, waardoor het verdubbelingsproces rond C5, C6 en B1 tot stand komt. Het is alleen zaak, erop toe te zien dat beide transistoren nooit tegelijkertijd in geleiding gestuurd

worden. Dit zou namelijk inhouden dat op dat moment de akkuspanning even kortgesloten wordt. De transistoren geven dan subiet de geest! We zorgen er dus voor, dat beide aansturingen elkaar nooit of te nimmer kunnen overlappen. In figuur 3 zien we in een aantal diagrammen, hoe dit met behulp van de tijdsvertragingen td1 en td2 opgelost is. De rond N1 en N2

Figuur 2. In de komplete schakeling herkennen we naast de verdubbel-elko's en de brugcel de elektronische schakelaar: T3-T4 plus de nodige aansturing. Figuur 3. Een aantal spanningsvormen uit figuur 2. De geleidende perioden van de schakeltransistoren (een " 0 " in spanning (Jj^en een " 1 " in spanning (£» vallen nooit samen. Figuur 4. De prestaties van de verdubbelaar. Te zien zijn de ingangskromme, de uitgangsk r o m m e en de rendementskromme. Figuur 5. De komplete o p b o u w op een Elexprint formaat 2. De gestippelde lijnen in de rechter figuur stellen printsporen voor die naderhand vertind moeten worden. T3 en T4 worden op een koelplaatje gemonteerd.

opgebouwde oscillator levert een symmetrische blokspanning met een frekwentie van ongeveer 5 kHz (spanning op punt (a». Rond N3 en N4 zijn twee "vertraagde inverters" opgebouwd. N3 vertraagt op de positieve flank van het ingangssignaal en N4 op de negatieve flank. We zien dat de tijden waarop T3 en T4 geleiden elkaar niet overlappen: T3 geleidt als de spanning op punt (§>laag is en T4 geleidt als de spanning op punt (ëyhoog is. De voeding van IC1 komt niet rechtstreeks van de akkuspanning, maar via R4, D3, D2 en C4. Dit is gedaan om het IC te beschermen tegen venijnige stoorspanningen op de 12 V lijn.

Opbouw In figuur 5 zien we de opbouw van de schakeling

op een Elexprint formaat 2. Allereerst worden de verschillende draadbruggen aangebracht. Ter verduidelijking staan deze nog eens apart aangegeven in de rechter figuur. T3 en T4 moeten gekoeld worden. Als koelplaat kan een aluminium plaatje van 10 x 10 cm gebruikt worden. Wanneer de koelplaat zelf geïsoleerd opgesteld wordt, hoeven T3 en T4 niet geïsoleerd te worden gemonteerd. Naast deze twee "stokers" worden ook andere bepaalde komponenten heet: T1, T2, de brugcel B1, de beide weerstanden R5 en R6 en — niet te geloven — de eiko's C5 en C6. Wanneer de warmte-ontwikkeling hiervan al te zeer uit de hand mocht lopen, kunnen de kondensatoren samengesteld worden uit meerdere kleinere kondensatoren: 1 x 470 )uF wordt bijvoorbeeld 2 x 220 /LCF of 5 x 100 ^F.

Ten laatste moeten enkele printbanen extra vertind worden; dit vanwege de grote stromen die erdoorheen moeten vloeien. Deze banen zijn gestippeld aangegeven in figuur 5 (rechts). Figuur 4 toont iets over de prestaties van onze omzetten De maximaal af te nemen stroom bedraagt ongeveer 2 A. Het is duidelijk, dat de opgenomen stroom ongeveer het dubbele bedraagt: spanning verdubbelen eist stroom halveren, denk maar aan de formule voor het vermogen: P = U • I. De rendementskromme geeft aan, hoeveel van het ingangsvermogen aan de uitgang verschijnt. Een opmerkelijk detail: het rendement stijgt, naarmate er meer vermogen wordt gevraagd. De verliezen dalen dus relatief. Dit houdt natuurlijk niet in, dat de warmte-ontwikkeling dan ook zou dalen!

Onderdelenlijst: R1.R11 = 100 kS R2.R3 = 22 kö R4 = 100 Q R5.R6 = 22 Q/5 R7.R8 = 47 S R9,R10 •• 10 kQ C1.C7 = 1 nF C2.C3 = = 220...330 pF C4 100 p
kursus ontwerpen deel 11 o-

X

o-

In de rusttoestand is de uitgangsspanning laag. De transistor wordt via weerstand R van basisstroom voorzien zodat deze geleidt. Tussen basis en emitter staat de welbekende 0,7 V. Door het sluiten van schakelaar S worden basis en emitter met elkaar kortgesloten zodat de transistor overgaat naar de spertoestand. Tevens wordt kondensator C ontladen. Wanneer drukknop S wordt losgelaten zal de kondensator zich opladen via R totdat de spanning de waarde 0,7 V bereikt. De transistor gaat dan prompt in geleiding met als gevolg dat de uitgangsspanning verandert van hoog naar laag. De kondensatorspanning kan niet hoger worden dan 0,7 V. De laadtijd, d.w.z. de tijd tussen het loslaten van S en het in geleiding komen van T1 is alleen afhankelijk van de waarden van R en C. Daar deze waarden vastliggen, is de laadtijd ook konstant. We spreken daarom ook van een tijdkonstante R C . Rest er nog een klein nadeel: de pulstijd aan de uitgang is de som van de (konstante) laadtijd en de tijd dat schakelaar S ingedrukt is — en die laatste is natuurlijk nooit konstant! Voor die schakelaar moeten we dus nog iets anders verzinnen.

ingangsspanning

uitgangsspanning

In de vorige afleveringen hebben we ons beziggehouden met het onderwerp "integrator". De bovenstaande schakeling zal dus ongetwijfeld nog vers in het geheugen liggen. Bij deze eenvoudige uitvoering van de integrator is de uitgangsschakeling afhankelijk van de puls-pauze-verhouding van het (digitale) ingangssignaal. Korte pauzes en brede pulsen leveren een hoge kondensatorspanning op. Deze integrator kunnen we ook gebruiken als frekwentiemeter. Hiertoe moeten de positieve pulsen een vaste tijdsduur hebben. Naarmate de frekwentie van het ingangssignaal stijgt (en de periodeduur dus daalt) wordt de pauzeduur kleiner bij gelijkblijvende pulsduur. Dit houdt in dat de uitgangsspanning stijgt met de frekwentie. Als frekwentiemeter is de integrator in deze gedaante eigenlijk wat onpraktisch: van het ingangssignaal wordt immers een vaste pulsduur geëist. De integrator wordt dan ook voorafgegaan door een schakeling, die uit het pulsvormige ingangssignaal een uitgangssignaal met vaste pulsduur kreëert. Figuur 2 laat zien hoe zoiets in zijn werk gaat.

0

[Ri o -O

i

5

®

Deze schakeling wordt een monostabiele multivibrator genoemd, of kortweg: monoflop. In het rechterdeel herkennen we een deel van de schakeling uit figuur 2. Kondensator C ligt nu niet meer direkt aan de nul, maar via T2. We gaan ervan uit dat T2 geleidt, zodat kondensator C net als in de situatie in figuur 2 wordt opgeladen. Gedurende deze tijd wordt T2 geleidend gehouden via Rc en R4. Zodra de kondensatorspanning een waarde van 0,7 V bereikt, wordt de uitgang van T1 laag zodat T2 spert. D P kondensator wordt nu opgeladen tot de voedingsspanning min 0,7 V. De rechterhelft van de kondensator blijft immers "hangen" op 0,7 V. Dit opladen gebeurt relatief snel, want R1 wordt laagohmig gekozen. Deze situatie vormt de rusttoestand. Voor het starten wordt T2 in geleiding gebracht door S even te sluiten, of door een puls aan te bieden via R5. De kollektorspanning van T2 wordt dan meteen nul, en daarmee ook de spanning op de linker kondensatorplaat. Daar de opgeslagen lading (in feite de opgeslagen energie) bij deze aktie niet plotsklaps kan verdwijnen, zal de spanning over de kondensator niet meteen veranderen. In navolging op de spanningssprong van 12 V naar 0 V links, springt de

spanning rechts van 0,7 V naar —11,3 V (in theorie; het spergedrag van sommige transistoren voor T1 laat een dergelijke sprong niet altijd toe). T1 is nu gesperd. Dit houdt in, dat T2 via Rc en R4 geleidend wordt gehouden. De startpuls wordt dus als het ware overgenomen. Het maakt dan niet meer uit hoelang de startpuls via S of via R5 duurt. C wordt weer opgeladen via R van —11,3 V tot 0,7 V. Bij het bereiken van deze laatste spanning gaat de schakeling weer over in de rusttoestand. De pulstijd aan de uitgang hangt nauw samen met de tijdkonstante van R en C. De formule voor deze tijd is: T = 0,7 • R • C met T in s, R in Q en C in F. De komplete schakeling voor de frekwentiemeter ziet er dan als volgt uit:

spanning van T1 om van hoog naar laag. Hierdoor krijgen we weer de negatieve spanningssprong aan de linkerkant van C2 (de basis van T2) waardoor deze tor gaat sperren, en C2 tot dezelfde spanning wordt opgeladen als C. De uitgangsspanningen op de koliektors van T1 en T2 zijn dus exakt gelijk, maar wél in tegenfase. Tegenfase houdt in, dat beide spanningen eikaars omgekeerde zijn. De faseverschuiving is dan precies 180°. U"

0

uitgangsspanning T l

"Ó TL "fl uitgangsspanning T2

Tussen de twee koliektors staat het verschil van beide spanningen. Dit is een zuivere wisselspanning met een top-topwaarde die tweemaal zo groot is als bij de spanning op één koliektor alleen.

De monoflop wordt gestart op de positieve flank van het ingangssignaal, en geeft een positieve puls af aan de uitgang. Hierachter volgt een integrator (R6/C1) en een draaispoelmeter. Onze monoflop valt met een enkele kondensator om te bouwen naar een geheel andere schakeling, namelijk een astabiele multivibrator. In tegenstelling tot bij de monoflop is er geen startpuls nodig voor een uitgangspuls: hij wekt zelf zijn startpulsen op. Het gevolg is een konstante stroom uitgangspulsen, zodat de astabiele multivibrator dus eigenlijk een blokgolfoscillator is. Figuur 5 geeft het schema. Een aantal weerstanden kunnen nu weggelaten worden.

1

c

ó :i "ó : ü Hh

-lh

O

€) » O

'S

_^

spanning tussen T l en T2

8

o

4h

*

< ^

O-

O

Er is steeds één transistor gesperd terwijl de andere transistor in geleiding is. Net als bij de monoflop worden C en C1 ombeurten opgeladen via respektievelijk R en R2. Tijdens het opladen van C (van —11,3 V naar 0,7 V, weet u nog?) spert T1. Is het opladen voltooid, dan klapt de koliektor-

-o (wordt vervolgd)