ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1986-31 issue march

laser-muziek de digitale grammofoonplaat

'TPBB'Hk.

^J

zelfbouw-box kompakt en muzikaal

regelbare voeding 4...20 V/2 A

wheelman nooit meer batterijen kopen

4 e jaargang nr. 3 maart 1986 ISSN 0167-7349 Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-89444, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 121, 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13, Beek (L)

Elex 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, 5100 Aken. © Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1986 Printed in the Netherlands Druk: NDB, Zoeterwoude

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), P.H.M. Baggen, H.G.C. Lemmens, I. Gombos (ass.) Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, K. Diedrich, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, M.J. Wijffels

vak

lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers 3-02 -

elex

Eiex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n : formaat 1 (1/4 x euroformaat), 40 m m x 100 m m / 5 , - / B f r s . 99

Redaktiesekretariaat: M.J.M. Lacroix G.W.P. Wijnen Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom

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

Vormgeving: C. Sinke Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: T.H.H. Dewitte jaarabonnement Nederland België buitenland f 45,Bfrs. 930 f 61,50 Studie-abonnement f 3 6 , - (Bfrs. 744) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige 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. Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Hoofd adv.-exploitatie E.A. Hengelmolen

V7

Voor het opbouwen van Elex-schakelingen hebben wij speciale printen ontworpen. We hebben niet gekozen voor een aparte print voor elke schakeling, maar voor een standaardprint. Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een uit Elex gebruikt kan worden. De gaatjes zijn volgens het genormaliseerde raster 2,54 mm (1/10 inch) geboord, zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen. Door ervoor te zorgen dat je een paar Elexprinten in voorraad hebt, kun je meteen aan de slag als je een bepaalde schakeling wil bouwen. Er hoeven geen speciale, dure printen besteld te worden en je hoeft ook niet aan de gang met bakken etszuur om zelf een print te vervaardigen.

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

'" .:r"'.

•i.

i • m ui-

formaat 4

lig «• il • • • u i .

d (1/1 x euroformaat), 160 m m x 100 m m ƒ 1 8 , - / B f r s . 355

Voor de "kursus DIGI-taal" is een experimenteerprint verkrijgbaar: digi-trainer, bestelnr. 83601 f 32,70/Bfrs. 644 Verzend- en administratiekosten f 3,50/Bfrs. 69 per bestelling. Elex-printen zijn in de meeste elektronicazaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit blad, of tegen vooruitbetaling op giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V, Beek (L) (België: PCR 000-017-70.26.01) o.v.v. de desbetreffende print.

•y*"

maart 1986

binnenkort In het april-nummer komen vooral audio- en diskoliefheb'bers ruimschoots aan hun trekken. Naast een nieuw 10-kanaals mengpaneel, brengen we in dat num mer namelijk een looplicht met "gaspedaal", een piekmeter en een koptelefoonversterker. Natuurlijk komen er ook nog tal van andere onderwerpen aan bod, maar daarvoor moet u echt nog een maand geduld hebben.

inhoud zelfbouwprojekten bij het omslag: Met de compact disk heeft de digitale elektronica definitief haar intrede gedaan in de hifi-wereld. Maar behalve elektronica, bevat een CDspeler ook nogal wat nauwkeurige staaltjes fijnmechaniek.

n

digitale" sinus

De digitalisering is op geen enkel gebied meer tegen te houden. Zelfs eerlijke sinussen worden tegenwoordig in digitale mootjes gehakt.

wheelman

9 zelfbouw luidsprekerbox 12 regelbare netvoeding 15 elektronische babysit 17 halogeenlamp 20 getrapte sinus 28 wheelman 32 temperatuurbewaker 34 verkeerslichtinstallatie 42 batterijensparende LED 44 RC-equalizer

20 informatie, praktische tips

Veel walkmens zijn rasechte stroomvreters. En batterijen zijn d u u r . . . Zij die vaak fietsend muziek luisteren kunnen hun walkman daarom beter ombouwen tot "wheelman".

4 14 23 29 30 40' 41 43 48

zelfbouwluidsprekerbox

elextra mini-schakeling FET-stroombron kaleidoskoop 'n tip magneetbandproduktie videocassettes marktinfo marktinfo komponenten

grondbeginselen

Een konventioneel opgezet tweeweg-systeem dat ondanks zijn geringe afmetingen verrassend goed presteert — zo kan de Heco Comperior-3 het beste worden omschreven.

8 hoe zit dat? 24 laser-muziek 46 kursus ontwerpen deel 17

regelbare voeding Anders dan de meeste netvoedingen, is deze versie bedoeld voor het wat zwaardere werk: namelijk voor spanningen tot 20 V en stromen tot maar liefst 2 A.

12 eléx - 3-03

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.

•\ ft v«d*lrTJL» Kjtex ~ XP = V'oatïïus 121 •'. :<}0 AC

n«e>- ( L )

p = (pico ) = 10~12 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10 -9 = een miljardste /j = (micro) = 10~6 = een miljoenste m = (milli) = 10~3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6800000 Q 0Q33 = 0,33 £2 Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4^7 = 4,7 ^F = 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

Bouwbeschrijvingen

Schema's Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN.NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , " > , 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: 3-64 — etex

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

verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden Vi -watt-weerstanden gebruikt.

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

zeer geschikt als oefenmateriaal.

Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling: — Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Zijn de voedingsspanningsaansluitingen niet verwisseld? — Zijn de aansluitingen van halfgeleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien opgevat als het onderaanzicht van de schakeling, in plaats van het boven-aanzicht? — Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig.

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

HOE ZIT DAT? In deze aflevering zullen we het hebben over CD oftewel Compact Disk. Het begint er steeds n e e r op te lijken dat de zwarte vinyl-schijf plaats moet gaan maken voor de moderne compact-disk, en dat de "good old" draaitafel wordt opgeruimd voor een blinkende kast waarin het groeftast-principe nergens meer te vinden is. Er wordt nog wel afgetast, maar nu met een laserstraal in plaats van een edelsteen. Ook de opgeslagen informatie is wezenlijk anders. "Muziek is muziek" gaat dus niet op. Wat is nu het grote verschil tussen het CD-systeem en het konventionele gebeuren? Wel, bij een gewone grammofoonplaat is het geluid vastgelegd in een overeenkomstig patroon in de groef. De "gegraveerde" informatie is dus analoog. Op een CD-plaat treffen we echter alleen een digitaal opslagpatroon aan (enen en nullen). Die enen en nullen zijn dan weer een vertaling van een analoog geluidssignaal. Hoe we ons dat moeten voorstellen, zien we in de volgende figuur:

i **

'

b j

/ «

/

•»

"t , L

\ \ \

/

7

;

1

1

i

•

>

'

^

<•

<

i

5

Hier zien we een fragment van een muzieksignaal. Wanneer we de signaalamplitude (vertikaal uitgezet) steeds gaan meten op bepaalde tijdsafstanden. De gemeten waarden staan horizontaal afgebeeld. Je zou het signaal dan ook op een andere manier kunnen beschrijven: 2-3-4-5-4-4-3-2. Dit is een reeks getallen die op achtereenvolgende tijdstippen de momentale waarde van het signaal weergeven. Aan het begin van de keten zit dan ook een analoog/digitaal-omzetter. De opslag op de schijf wordt in binaire vorm gedaan. Een "vijf" wordt dan 0101. Dat is het echte bitformaat dat achter elkaar op de plaat wordt vastgelegd. Natuurlijk kunnen we de digitale informatie niet rechtstreeks weergeven. De bits moeten weer worden omgezet in analoge informatie. Dit gebeurt in de digitaal/analoog-omzetter. De oorspronkelijke amplitude-informatie komt dan weer tevoorschijn. Door de afzonderlijke amplitudewaardes achter elkaar te zetten, wordt de oorspronkelijke golfvorm gerekonstrueerd. Het zou wat al te fraai zijn als er geen enkel verschil zou zijn tussen het oorspronkelijke signaal en het gerekonstrueerde signaal. De informatie tussen de meet-tijdstippen gaat immers verloren en wordt naderhand aangevuld door middel van een "trapje": 3-08 — elex

Is dit verschil ook te horen in het uiteindelijke signaal? Dat hangt ervan af, of de trapjes grof of fijn zijn (in relatie tot het signaal zelf)- Of beter gezegd: hoe meer meetpunten er per sinus worden genomen, des te beter is het resultaat. De meetfrekwentie is bij CD 44,1 kHz. Die frekwentie is voor het menselijk gehoor niet meer waarneembaar en wordt bovendien nog eens weggefilterd zodat alleen "schone" audio-signalen onze oren bereiken. De frekwentie van de metingen, ook wel bemonsterof sample-frekwentie genaamd, hangt nauw samen met de frekwentie van het te bewerken signaal. Nemen we als voorbeeld bij de CD een signaal van 20 kHz, dat wordt bemonsterd met een frekwentie van 44,1 kHz. Per periode komen we dan uit op zo'n 2 monsters. Dat is niet bijster veel. Met twee monsters kun je beslist geen sinus meer maken, hoogstens nog een blokgolf. Het laagdoorlaatfilter zorgt ervoor dat er toch nog een enigszins op een sinus gelijkende 20-kHz uitrolt. Een frekwentie van 20 kHz is echter wel zo ongeveer het maximum wat men op deze manier kan bemonsteren. In het algemeen geldt dan ook, dat men een signaal moet bemonsteren met een frekwentie die minstens tweemaal zo groot is als de hoogst voorkomende signaalfrekwentie om verlies van informatie te voorkomen.

zelf bouwluidsprekerbox Comperior 3 — kom pa kt 2-weg-systeem Telkens wanneer de redaktie plannen maakt voor een luidspreker zijn de diskussies niet van de lucht: aktief of passief; gesloten kast, basreflex of transmissielijn; tweeweg, drieweg of nog meer; 10, 20, 50 of 160 liter. . . . Maar hierover waren we het in elk geval snel eens: de Comperior 3 van Heco is een tweeweg-systeem met uitstekende eigenschappen. De opzet van het systeem: een gesloten kast van 24 I brutovolume, een 20-cmwoofer met papierkonus en een aluminium dometweeter van 25 mm. Niet zo spektakulair dus. Datzelfde kan eigenlijk ook gezegd worden van de reputatie van d e fabrikant gedurend e een aantal jaren. Maar gelukkig is dat verleden tijd, want de techniek bij Heco is tegenwoordig in handen van Wolfgang Seikritt. Deze luidsprekerontwerper, die in de Duitse

DISPLAY SCAt F i—, - - - —

j I

hifi-wereld zeer bekend is, heeft er voor gezorgd dat de huidige Heco-weergevers in alle tests weer uitstekend voor de d a g komen. De Comperior is Seikritt's eerste ontwerp in een nieuwe reeks die speciaal b e d o e l d is voor d e zelfbouwer. De klank van de Comperior 3 hoeven we niet bloemrijk te omschrijven, want een blik op d e frekwentiekarakteristiek laat zien dat deze box over prima eigenschap-

pen beschikt. Ondanks het kleine formaat is de basweergave uitstekend en de karakteristiek vertoont een bijzonder gelijkmatig verloop over het gehele spektrum. Dit resultaat werd bereikt door luidspreker-chassis van g o e d e kwaliteit te kombineren met een niet al te steil scheidingsfilter, waarvan de kantelfrekwenties tamelijk ver uit elkaar liggen. Wat betreft de kosten kunnen we de volgende indi-

Foto 1. Deze f taaie, kompakte meergever hoeft het niet alleen van zijn uiterlijk te hebben: ook de weergavekwaliteiten zijn boven elke twijfel verheven. Figuur 1. De frekwentiekarakteristiek heeft een gelijkmatig verloop en duidt bovendien op een goede basweergave.

RANGE IdB)

elex -

3-09

Figuur 2. Deze bouwtekening geeft alle maten en de stand van de panelen ten opzichte van elkaar. Foto 2. Geen spektakulaire techniek, maar goede, degelijk gekonstrueerde luidsprekers. De woofer is uitgerust met een konventioneel papieren membraan. De tweeter bezit een aluminium dome (f 25 mm) en valt op door een goede detaillering en weinig verkleuring.

katie geven. De woofer, de tweeter en het filter kosten samen ongeveer f 250,—. Dat is niet b e p a a l d goedkoop, maar in verhouding tot d e g e b o d e n kwaliteit is het bedrag alleszins redelijk. Op het filter kan nog iets bespaard worden als men het opbouwt uit los gekochte onderdelen. Voor hout, dempings- en montagemateriaal en middelen voor d e afwerking moet men rekenen o p ongeveer f 50,— per box, zodat d e totale kosten voor een stereopaar ca. f 600,— bedragen.

De bouw Bestudeer eerst de bouwtekening; deze spreekt overigens voor zich. De spaanplaat-panelen (19 en 22 mm) laat men in d e houthandel o p maat zagen. De openingen voor de luidsprekers worden aangebracht met behulp van een elektrische decoupeerzaag. Bij het in elkaar zetten van d e kast kan men het beste beginnen met de zijwanden. De vier verstevigingsbalkjes worden elk voorzien van 3-10 - elex

twee korte steekspijkertjes; sla ze door de balkjes tot d e punten a a n de andere zijde tevoorschijn komen. Bestrijk nu het spaanplaat en de balkjes met lijm, breng d e balkjes nauwkeurig o p hun plaats en sla vervolgens d e spijkers geheel in. De balkjes mogen hierbij niet verschuiven; gebruik d e hamer dus met beleid! Als de lijm droog is, kunnen d e bodem en het deksel op dezelfde wijze worden aangebracht. Zorg er voor dat alle panelen in hetzelfde vlak komen te liggen. Nu kan d e achterwand worden gemonteerd. Fixeer ook deze met spijkertjes. Wees niet zuinig met de lijm en laat vooral d e kopse kanten van het materiaal g o e d vollopen (eerste l a a g even laten intrekken). Het is immers d e lijm die d e kast luchtdicht moet maken. Vervolgens wordt het filter gemonteerd. Voor het aansluiten van d e luidsprekers bestaan speciale klemmen. De verend e insteekklemmen worden het meest gebruikt, maar naar onze

Foto 3. Het zelfgebouwde filter. Het basismateriaal is een restant exopyplaat (zonder koper) waarin enkele holnietsoldeerlippen zijn aangebracht. Wie alleen gewone soldeerlippen heeft kan deze vastzetten met holnieten uit de ijzerhandel. De konstruktie moet stabiel zijn, zodat de geluidstrillingen in de kast de werking van het filter niet kunnen beïnvloeden. Figuur 3. Het schema van het filter. De vermogensweerstanden zijn van het gebruikelijke, draadgewonden type. Bij de spoelen en kondensatoren gaat het om typen die speciaal voor scheidingsfilters gefabriceerd worden. Technische gegevens:

Aantal luidsprekers: 2 Kastprincipe: gesloten Vereiste demping: kastvolume losjes vullen met BAF-wadding (witte polyesterwatten) Brutovolume: 24 liter Afmetingen: BHD 249 x 390 x 253 mm Luidsprekerchassis: — tweeter: HTC 25 M, 8 Q, 25-mm-lichtmetaaldome — woofer: TTK 225, 8 Q, 20-cm-papierkonus Scheidingsfilter: C 22 Belastbaarheid: 50 watt (fabrieksopgave)

mening verdienen instrumentklemmen (het soort dat o p meetinstrumenten wordt toegepast) de voorkeur. Bij sommige klemtypes zal het nodig zijn d e bevestigingsmoer a a n de binnenzijde te verzinken tot een diepte van 10-12 mm. DIN-luidsprekerbussen zijn minder geschikt. De vier kabels die d e luidsprekers met het filter verbinden moeten een zodanige lengte hebben dat men ze later gemakkelijk kan aansolderen. Bovendien moeten de kabels gemerkt worden, zodat men zich bij het aansluiten niet kan vergissen in d e polariteit. Voordat het frontpaneel wordt vastgelijmd, moet d e kast losjes worden gevuld met dempingswatten voor luidsprekerkasten (BAF). Monteer ook het front met een flinke hoeveelheid lijm, want tenslotte moet een gesloten kast ook werkelijk gesloten zijn. Hele kleine lekjes zijn overigens onvermijdelijk (en dat is maar g o e d ook,

want anders zouden de membranen al door de luchtdruk uit hun neutrale stand gebracht worden). De voorlaatste etappe is het afwerken van de kast. Het uiterlijk kan naar eigen smaak worden aangepast. Nadat het spaanplaat meerdere malen geplamuurd en geslepen is, kan het worden gelakt; maar ook fineer, kurk of zelfklevend folie kunnen tot een aantrekkelijk resultaat leiden. Voordat men met de verfraaiing van het uiterlijk begint, kan er natuurlijk worden proefgeluisterd, al was het maar om d e moed er in te houden. Tijdens d e afwerking mogen de kostbare luidsprekers echter niet in de kast blijven; berg ze veilig o p tot de eindmontage. Wanneer d e luidsprekers definitief in d e kast worden geplaatst, moet de aansluiting tussen chassis en hout worden afgedicht. Gebruik hiervoor afdichtkit of siliconenkit (te koop in d e bouwhandel). Zet d e

luidsprekers vast met spaanplaatschroeven (kruiskop). Of de kast voldoende luchtdicht is, kan o p eenvoudige wijze worden vastgesteld: druk d e konus van d e basluidspreker met d e vijf vingers van een hand voorzichtig naar binnen en trek d a n snel d e hand terug. Als het g o e d is zal d e konus nu enigszins traag naar buiten komen. Door de geringe afmetingen is de Comperior 3 zeer geschikt als boekenplank-luidspreker, maar helaas komt bij deze opstelling de voortreffelijke geluidskwaliteit van het systeem niet optimaal tot zijn recht. De beste resultaten bereikt men als d e luidsprekers vrijstaand o p standaards geplaatst worden. In dat geval dient men de hoogte van de standaards zo te kiezen dat de tweeters zich op oorhoogte bevinden.

Onderdelenlijst Heco-luidsprekerchassis: 1 st. HTC 25 M (hoog) 1 st. TTK 225 (laag/midden) Heco-scheidingsfilter C22, of: onderdelen scheidingsfilter: L1 = 1,8 m H , ferrietkernspoel diam. 52 m m , max. 0,15 Q L2 = 0,55 m H , luchtspoel diam. 32 m m , max. 0,8 Q C1 = 18 ^F, bipolaire elko, 23 VAC C2 = 4,7 /JF, polyester kondensator of bipolaire elko, 23 VAC C3 = 1,5 ^ F , bipolaire elko, 35 VAC R1 = 2,2 Q, draadgewonden weerstand, 4 watt R2 = 6,8 Q, draadgewonden weerstand, 4 watt spaanplaat panelen: voorpaneel: 390 x 249 m m , 22 mm dik achterpaneel: 390 x 249 m m , 19 mm dik zijpanelen: 2 st. 352 x 212 m m , 19 mm dik onder- en bovenpaneel: 2 st.. 249 x 212 m m , 19 mm dik Balkje 4 st. 25 x 25 mm vuren, 212 m m lang dempingsmateriaal: ca. 0,3 m 2 BAF-wadding (witte polyesterwatten!, 5 cm dik Diversen: montagedraad, aansluitklemmen, spaanplaatschroeven, steekspijkers, montagemateriaal filter, afdichtkit, lijm.

elex -

3-11

regelbare netvoeding Zelf een kleine voeding bouwen is sinds de "uitvinding' van de geïntegreerde spanningsstabilisator een simpel karwei. Het wordt wat moeilijker, als de te leveren stroom groter moet zijn dan 1 ampère en als de uitgangsspanning regelbaar moet zijn. Dan biedt een diskreet opgebouwde schakeling uitkomst. Op zich zijn d e bekende driebenige spanningsregelaars van de 78-serie ideale komponenten. Met een minimum a a n externe onderdelen wordt een prima gestabiliseerde uitgangsspanning verkregen. Daar is heel wat elektronic a voor nodig en die zit allemaal in dat kleine IC. De stabilisatorschakeling zet het "overbodige" vermogen om in warmte, die natuurlijk afgevoerd moet worden. Daarom kan zo'n

spanningsregelaar maximaal 1 ampère leveren. Het IC moet d a n wel op een flinke koelplaat worden geschroefd. Er bestaan weliswaar IC's die grotere vermogens kunnen verwerken, maar die zijn onevenredig duur. We zullen dus moeten uitkijken naar een andere oplossing. Met behulp van enkele (power-)transistors kunnen we ook zelf een stabilisatorschakeling fabriceren.

1

Het warmteprobleem speelt d a n niet zo'n grote rol omdat de warmteproducerende komponenten over een veel grotere oppervlakte verspreid liggen d a n in een IC Bovendien is het wel eens interessant om na te g a a n , wat er zich in zo'n spanningsregelaar precies afspeelt.

satorschakeling. Om te beginnen hebben we een referentiespanning nodig. Dat is een spanning, waarmee de uitgangsspanning wordt vergeleken om te kijken of die niet te hoog of te laag is. Zo'n referentiespanning kan worden gemaakt met behulp van een stroombron en een zenerdiode. We hebben dat niet ged a a n , o m d a t er een andere oplossing is, die een veel stabielere spanning

De schakeling Figuur 1 geeft het blokschema van onze stabiliTabel 1 (onbelast).

|

. J T3

stroomversterker

,

0

referentiespanning

IC1

T4

stroomsensor

r

^

meetpunt

T5

i

, r 1. LJ

verschilversterker

U/C1 U/D1 uitgang 78L05 UB/T1

•

Uuitgang

laagste uitgangsspanning 36,5 23,0 5,1 4.1 4.2

hoogste uitgangsspanning 36,8 23,3 5,1 4,1 22,3

V V V V V

V V V V V

T1.T2

1

U

w

kortsluitstroom = 1,93 A

85618X1

Figuur 1. Het blokschema laat duidelijk zien, uit welke funktiegroepen de netvoeding bestaat. IC1 is een geïntegreerde spanningsregelaar, die de referentiespanning levert. De inwendige opbouw van dat IC komt aardig overeen met die van onze komplete schakeling. Het IC zou kunnen worden vervangen door een zenerdiode met een konstante stroombron; de uitgangsspanning zou dan echter minder stabiel worden. 3-12 -

elex

Tabel 2 (belast). Alle spanningen in V — alle stromen in A , indien niet anders aangegeven

LAST

Uuit luit

ruis- en bromsp. U/C1

4 Ohm

8 Ohm

12 Ohm

16 Ohm

Uuit min

Uuit rhax

Uuit min

Uuit max

Uuit min

Uuit max

Uuit min

Uuit max

4,2 0,69

8,6 1,77

4,2 0,32

16,55 1,62

4,2 0,24

19,9 1,27

4,2 0,15

20,3 1

2 mV 31,6

4 mV 26,7

2 mV 33,8

40 mV 27,1

2 mV 34,2

50 mV 28,5

3 mV 34,6

40 mV 30,0

T1,T2,T5 = BC550C

levert, namelijk .. . inderd a a d , een geïntegreerde spanningsregelaar. Omdat de uitgang van dit IC nauwelijks belast wordt, kunnen we hiervoor een 78L05 gebruiken. De referentiespanning komt terecht in het volgende blok, de verschilversterker, en wordt daar vergeleken met d e door een potmeter gedeelde uitgangsspanning. Die potmeter is nodig omdat we de voeding regelbaar willen maken. De Figuur 2. Het schema van de regelbare netvoeding. Het blokschema van figuur 1 is er duidelijk in terug te vinden. Figuur 3. Omdat sommige komponenten nogal groot zijn, moet er een Elex-print formaat 2 worden gebruikt. T4 komt buiten de print op een koelplaat.

verschilversterker regelt de stroomversterker zodanig, dat d e van d e potmeter afkomstige spanning gelijk wordt a a n de referentiespanning. Als de loper van de potmeter helemaal omhoog staat, komt d e volledige uitgangsspanning op d e verschilversterker te staan. Het resultaat is dus een uitgangsspanning van 5 volt. Staat d e loper van de potmeter halverwege, d a n moet d e uitgang 10 volt

leveren om 5 volt op de ingang van de verschilversterker te zetten. Het laatste blok is de stroomsensor: die houdt d e geleverde stroom in d e gaten en sluit de toevoer af, als de stroom groter wordt dan 2 ampère. Nu het principe bekend is kunnen we onze blik richten o p het schema (figuur 2). IC1 levert de referentiespanning. Over de ingang ervan staat een zenerdiode; dat

maakt de uitgangsspanning nog wat stabieler. Over de uitgang van het IC staat een spanningsdeler, die de referentiespanning terugbrengt tot ongeveer 4 volt om het uitgangsspanningsbereik van de voeding wat groter te maken (4 tot 20 volt). T1 en T2 vormen de verschilversterker. Als d e basisstroom van T2 kleiner wordt, gaat er door T2 minder stroom lopen. Daardoor wordt de koliek-

Onderdelenlijst R1,R8 = 470 Q R2 = 4,7 kQ R3,R10 = 100 Q R4 = 390 Q R5 = 0,33 Q/5 W R6 = 680 Q R7 = 6,8 kQ R9 = 220 Q P1 = potmeter 5 kQ C1 = 4700 nF/40 V C2 = 100 MF/25 V C3 = 100 nF C4 = 2,2 fiF/40 V T1,T2,T5 = BC550C T3 = BD139 T4 = 2N3055 D1 = zenerdiode 22 V/1 W IC1 = 78L05 S1 = aan/uit-schakelaar, 2-polig F1 = zekering 1 A, traag B1 = B40C5000/3300 TM = nettrafo, sek. 24 V/3 A koellichaam voor T4, bijvoorbeeld SK03/100 mm met T03-boring Elex-print, formaat 2 Geschatte bouwkosten zonder behuizing, trafo, koellichaam en meters: ca. f 30,— elex - 3-13

torspanning hoger. Aangezien deze laatste spanning tevens dienst doet als basisspanning voor T3, wordt de stroomversterker dus verder opengestuurd. Maar welke rol speelt T1 nu in dit geheel? Laten we eens uitgaan van een situatie, waarin d e basisspanning van T1 gelijk is a a n d e basisspanning van T2, dus 4 volt. Door beide transistoren loopt d a n een b e p a a l d e stroom. Nu maken we de spanning o p de basis van T1 tijdelijk iets groter (5 volt) door R3 even te overbruggen. Door T1 gaat d a n meer stroom lopen. Volgens de wet van Ohm wordt daardoor d e spanning over de gemeenschappelijke emitterweerstand R6 ook hoger. Dat betekent, dat de basisspanning van T2 kleiner wordt: de basisspanning is immers het verschil tussen de spanning a a n de basis en die a a n de emitter. T2 trekt dus minder stroom en stuurt d e stroomversterker T3/T4 verder open, zodat

d e uitgang van de voed i n g een hogere spanning gaat leveren. De zaak komt weer in evenwicht zodra d e basis van T2 ook 5 volt krijgt. Zo resulteert een stabiele referentiespanning in een stabiele uitgangsspanning. De transistors T3 en T4 in d e stroomversterker kunnen worden opgevat als één transistor met een hoge versterkingsfaktor: zoiets heet een Darlingtonschakeling. De stroomsensor bestaat uit slechts drie onderdelen: de transistor T5 en de weerstanden R5 en R8. Door R5 loopt alle stroom, die de voeding levert. Over deze weerstand ontstaat dus een spanningsvol, die groter is naarmate d e geleverde stroom groter wordt. Dat spanningsverschil is ook aanwezig tussen basis en emitter van T5. Op een gegeven moment zal T5 dus opengestuurd worden. Dat gebeurt als d e uitgangsstroom groter wordt d a n

MINI SCHAKELING FET-stroombron Sluit men drain en gate van een FET kort, d a n werkt deze als stroombron. Dat wil zeggen dat er altijd een van d e spanning onafhankelijke stroom loopt tussen sou ree en drain/gate. Zoals bekend sperren FET's bij negatieve

gate/source-spanningen. Wordt er geen spanning tussen deze twee aansluitingen a a n g e l e g d , d a n loopt er stroom (zie ook: Elex 2/1984 p a g . 36). In figuur 1 wordt met deze stroom een LED gevoed, die men kan gebruiken als een spanningsonaf-

2 ampère. Door het openg a a n van T5 wordt d e basisspanning van T3 kleiner, zodat de stroomversterker "dichtgeknepen" wordt. Uiteraard vormt dat een effektieve kortsluitbeveiliging.

Montage Bij een 2-ampère-voeding hoort natuurlijk een transformator, die dat vermogen ook gemakkelijk kan leveren. Ringkerntrafo's zijn weliswaar iets duurder, maar ze zijn kleiner en gemakkelijker te monteren. Bovendien hebben ze een geringer strooiveld. Omdat er gebruik wordt gemaakt van een bruggelijkrichter, is een middenaftakking niet nodig; een bruikbaar type zal dus gemakkelijk te vinden zijn. Let bij aankoop van d e gelijkrichter op het typenummer: het getal achter d e "B" geeft de maximale spanning a a n , het getal achter d e " C " de maximale stroom (gekoeld/ongekoeld). Bei-

\

de waarden moeten liefst wat hoger gekozen worden d a n strikt noodzakelijk. Kies voor het inbouwen van d e netvoeding een niet te kleine behuizing, ook al vanwege d e noodzakelijke warmte-afvoer. Er moet voldoende ruimte zijn voor d e print, d e trafo en het koellichaam voor T4. Op d e voorkant van d e behuizing komen S1, de knop waarmee P1 wordt bediend en als uitgang een rode (plus) en een zwarte (min) aansluitklemmen. De nogal forse exemplaren, waar ook losse draadjes tussen geklemd kunnen worden, zijn erg handig in het gebruik. Een draaispoelmeter voor de afgegeven spanning m a g o p het frontpaneel eigenlijk niet ontbreken. Wie het erg mooi wil maken, kan daarnaast nog een stroommeter monteren.

hankelijk kontrole- en testlamp. De hoogte van deze konstante stroom is afhankelijk van type en produktie. In d e tabel zijn d e waarden van enkele typen FET's o p een rijtje gezet. Vooral d e typen B en C van de BF 245 en de BF 256 zijn bijzonder geschikt voor dit doel. Belangrijk is dat men de maximale spanning UDSmax

en d e maximale dissipatie Pmax (konstante stroom maal source/drainspanning) niet overschrijdt. De grenzen liggen echter behoorlijk ruim. Om de LED g o e d te laten funktioneren, moet d e voedingsspanning enkele volts hoger zijn d a n d e LEDspanning.

Tabel

1

type

9

i LED

FET

86615X-1

BF245A BF 245B BF 245C BF 246A BF246B BF246C BF256A BF256B BF 256C E 300 E 310 ,J300 J310 2N3819

UDSmax

30 30 30 25 25 25 30 30 30 25 25 25 25 25

konstante stroom in mA

Pmax in

2,0...6,5 6,0... 15 12...25 30...80 60...140 110...250 3,0... 7,0 6,0... 13 11...18 6,0...30 24...60 4,0...45 24...60 2,0...20

300 300 300 250 250 250 300 300 300 350 350 360 360 200

UDS = spanning tussen drain en source 3-14 -

elex

behuizing

mW I I I II II II I I 1 III III IV IV II

elektronische babysit Een elektronische baby-sit die de ouders opbelt als de zaken in de kinderkamer geheel uit de hand dreigen te lopen, lijkt op het eerste gezicht iets uit een sciencefiction-verhaal. Toch kan iedereen, die weet aan welke kant een soldeerbout moet worden vastgehouden, zoiets gemakkelijk zelf maken. Statistisch gezien zijn er waarschijnlijk niet zo gek veel lezers voor wie deze schakeling interessant is: volgens onze gegevens wordt Elex veel gelezen door overwegend mannelijke jongeren, die over het algemeen niet buitengewoon in baby's geïnteresseerd zijn. Maar omdat er voor d e schakeling ook nog wel wat andere toepassingen zijn te bedenken, wagen wij het er toch maar op.

gen in veel elektronicazaken, doe-het-zelf-winkels en warenhuizen te koop. Ze komen uit het Verre Oosten en ze hebben niet d e onverdeelde goedkeuring van d e PTT, maar ondanks die h a n d i c a p werken ze prima. Let er wel op, dat er een druktoets o p moet zitten die is a a n g e d u i d met het woord "REDIAL" ; dat is trouwens vrijwel altijd het geval. Er zijn duurdere exemplaren die over een aantal geheugens beschikken; daar hebben we in dit geval geen behoefte aan.

Goedkope telefoon Om te beginnen moet er een telefoon worden aangeschaft die d e mogelijkheid biedt, het laatst gekozen nummer door middel van één druk o p een toets te herhalen. Dat zal overigens niet zo'n probleem zijn: voor ongeveer twee tientjes zijn die din-

Kleine

operatie

Als we zeker weten dat het toestel werkt, g a a n we het openmaken om een paar wijzigingen a a n te brengen. We moeten namelijk twee paar aansluitingen naar buiten brengen. Het

eerste paar draden g a a t naar de kontakten, die door de REDIAL-toets worden overbrugd. Het tweed e paar komt a a n d e kontakten van de schakelaar die wordt gesloten als je d e telefoon oppakt. We noemen dit de "HOOK"aansluiting, naar het Engelse woord voor "telefoonhaak". Werk voorzichtig en met overleg: d e elektronica in zo'n telefoon is erg kompakt opgebouwd. De netste manier om die extra aansluitingen te realiseren is natuurlijk via konnektor-chassisdeeltjes, die in d e behuizing worden aangebracht o p een plaats waar voldoende ruimte is. De verbinding met de babyfoon kan d a n later met steekplugjes worden gemaakt. De a a n d a c h t i g e lezer zal inmiddels wel doorhebben waar die extra aansluitingen voor dienen. Als

1 Figuur 1. Aan de hand van het blokschema wordt de werking van de babyfoon duidelijk. In blok 1 wordt het mikrofoonsignaal versterkt. Blok 2 is de komparator, die gaat reageren als het geluid een bepaald nivo overschrijdt. Blok 3 stelt de beslissing om op te bellen een aantal malen uit, totdat het echt te gek wordt. Blok 4A en 4B sluiten de REDIAL- en de HOOK ingang kort, waardoor een telefonische verbinding tot stand wordt gebracht met een van te voren gekozen nummer.

4A monoflop

E^--¥ )

D- 'O

2 komparator

3 vertraging

monoflop

l 866 )2X- 1

elex - 3-15

9V

L^J

IC2

IC1

«LI.

E=3

Lp|

. A2 = LM 358 • IC1 . N4 = 4093 « IC2 NI .

$ T

|-Lf

'

1—*r

V3

TTTVT-? T'

IDt

> "-T BC557B

TM BC 557B

c Re2 5V • 16 V Tant.

Xi r n 4>

Onderdelenlijst

i *•_

n u R1 = 2,2 kQ R2,R3,R6 = 47 kQ R4 = 1 kQ R5 = 100 kQ R7 = 68 kS R8,R12,R14 = 10 kQ R9 = 1 MQ R10.R13 = 2,2 MQ R i l = 4,7 MQ P1 = instelpotmeter 1 MQ Cl = 100 nF C2 = 330 nF C3 = 220 nF C4,C5 = 22 MF/16 V (tantaal) C6 = 680 nF C7 = 10 (iF/16 V T1,T2 = BC557B D1...D5 = 1N4148 IC1 - LM 358 IC2 = 4093 Re1,Re2 = 5 volt DIL-relais met werkkontakt 1 elektret-mikrofoonelement met 3 aansluitingen 1 Elex-print, formaat 2 Geschatte bouwkosten zonder telefoon, netvoeding en behuizing: ca ƒ35,—

we namelijk de telefoon oppakken, een b e p a a l d nummer draaien en vervolgens de telefoon weer neerleggen, d a n zit dat nummer opgeslagen in het geheugen van de telefoon. Sluiten we nu eerst de extra HOOK-aansluiting kort en vervolgens even d e REDIAL-aansluiting, d a n "denkt" de telefoon dat 3-16 — elex

we hem opgepakt hebben en nogmaals het laatste nummer willen kiezen. De verbinding met dat nummer wordt d a n tot stand gebracht. Het enige wat we dus nog nodig hebben, is een schakeling die d e geluiden uit de kinderkamer oppikt en eventueel naar aanleiding daarvan twee relais sluit

die met bovengenoemde aansluitingen zijn verbonden.

De schakeling In figuur 2 zien we hoe die schakeling werkt. Als geluidsopnemer doet een elektretmikrofoon dienst. Via C1 komt het signaal

I — " • 4

è

on-off Hook

^®

Figuur 2. Het schema van de babyfoon. De punten A t/m D worden verbonden met de HOOK- en de REDIAL-aansluitingen op de telefoon. Figuur 3. Zo wordt de schakeling opgebouwd op een Elex-print. De twee relais hebben een DIL-behuizing, zodat ze in een 14-pens ICvoetje passen. Met P1 wordt de gevoeligheid van de schakeling afgeregeld.

daarvan op d e plusingang van o p a m p A1 terecht. Die is als versterker geschakeld; de versterkingsfaktor wordt b e p a a l d door de in serie geschakelde weerstanden R4, P1 en R5. P1 dient als gevoeligheidsregelaar. Het versterkte signaal komt terecht o p A2, die d e funktie van komparator vervult.

Dat wil het volgende zeggen: Op d e min-ingang staat een vaste spanning, die verkregen is uit de spanningsdeler R6/R7. Zolang d e spanning op d e plus-ingang lager is d a n die vaste spanning, gebeurt er niets: d e uitgang van A2 blijft "laag". Als echter d e van de mikrofoon afkomstige en door A1 versterkte wisselspanning groter wordt, zal op een gegeven moment de spanning a a n d e plusingang hoger worden d a n die a a n de min-ingang. Op dat moment wordt d e uitgang van A2 vrijwel gelijk a a n de voedingsspanning. Op pen 7 meten we dus een blokspanning, die in frekwentie overeenkomt met de trillingen van baby's stembanden. Via D1 en R8 laadt die blokspanning C3 op. Zodra het gehuil verstomt, wordt de uitgang van A2 weer "laag", zodat C3 via R9 langzaam ontladen wordt. Als echter het kind gedurende een wat lan-

gere tijd vrij veel lawaai produceert, kan C3 zover worden o p g e l a d e n , dat de ingang van poort N1 " h o o g " wordt. De uitgang van N1 wordt dus "laag". Daardoor wordt via R10 de elko C4 ontladen. Op een gegeven moment wordt de spanning van die kondensator lager d a n de drempelspanning van poort N2. Dan is de maat vol: de uitgang van N2 wordt "hoog", zodat N3 en N4 in aktie komen. De eerste twee poorten hebben dus een vertragende werking om te voorkomen, dat d e schakeling een vals alarm geeft. N3 en N4 hebben beide een monoflopwerking. Als ze worden geaktiveerd, blijft d e uitgang van die poorten enige tijd "laag", afhankelijk van de waarden van respektievelijk C6 en C5. De twee PNPtransistors worden dus opengestuurd, waardoor d e twee relais aanspreken. Relais 1 stelt even de REDIAL-toets in werking, re-

lais 2 houd het HOOKkontakt dicht. Het gevolg is uiteraard dat o p het adres waar de ouders zich bevinden d e telefoon overgaat. Als die de hoorn van de haak nemen, zijn ze akoestisch verbonden met de kinderkamer en zo kunnen ze beoordelen of het eventueel noodzakelijk is d e terugtocht naar huis te aanvaarden. De voedingsspanning kan worden betrokken uit een 9-volt-batterij; bij intensief gebruik van de schakeling is natuurlijk een netvoeding a a n te bevelen.

'n paar tips Wie niet van half werk houdt, kan o p d e telefoon nog een derde aansluiting aanbrengen, parallel geschakeld a a n het luidsprekertje. Die aansluiting kan d a n worden verbonden met de ingang van een versterker, waardoor het mogelijk wordt d e kleine lawaaischopper(s) ook

nog troostend of vermanend toe te spreken. Zet d a n wel de luidspreker een flink eind bij d e telefoon vandaan, anders g a a t d e zaak "rondzingen". Als u thuiskomt, moet u niet vergeten het alarm onmiddellijk weer af te zetten. Het telefoonnummer staat d a n namelijk nog steeds in het geheugen en waarschijnlijk zullen uw kennissen het niet o p prijs stellen als ze midden in d e nacht door een brullende baby uit b e d worden gebeld. Met deze schakeling is overigens nog heel wat meer mogelijk. In feite kan men er ieder soort alarm mee uitbreiden. Het mikrofoontje kan bijvoorbeeld geplaatst worden in de buurt van een akoestisch brand- of inbraakalarm. Zo blijft u ook op uw vakantieadres op de hoogte van wat er thuis gebeurt!

halogeenlamp Dit is een ietwat ander bouwontwerp dan u van ons gewend bent. U kunt beter eerst eens door de Gouden Gids lopen en daar zoeken naar loodgietersinstallatiebedrijven. De belangrijkste materialen voor het maken van deze lamp zijn namelijk vooral koperbuis, lood en twee kastjes van verzinkt blik. Als u na het lezen van dit artikel o p p a d gaat om d e b e n o d i g d e materialen a a n te schaffen, dan kunt u misschien tussendoor ook nog even een elektronica-zaak binnenwippen om daar een 6-Vtrafo (18 VA) te kopen. Wat zegt u, u had er nog eentje thuis liggen? Des te beter, d a n hoeven we ons

voor een keertje niet verder met d e elektronica bezig te houden (vooropgesteld dat de stroom bij u thuis ook uit het stopkontakt komt). U verbaast zich natuurlijk een beetje over de ongebruikelijke bouwmaterialen, maar we willen d a n ook geen gewone lamp bouwen. De eerder ge-

noemde materialen zijn bij uitstek geschikt voor het maken van moderne, a a n d e laatste designnormen aangepaste lampen, waarvoor men bij interieurzaken veel geld moet neertellen. De halogeenlamp is bo-

Foto 1. De kop van de lamp met het halogeenlamp/e in een metalen houder.

elex - 3-17

vendien niet alleen modern, maar verbruikt ook weinig energie bij een hog e lichtopbrengst — iets wat te merken zal zijn a a n d e afrekening van het elektriciteitsbedrijf.

Gloei-

en

halogeenlampen Het staat u natuurlijk vrij d e halogeenlamp uit te voeren zoals u dat wilt. Daarom vertellen we eerst wat over de theorie en geven vervolgens een konkreet bouwvoorstel, dat u al d a n niet kunt nabouwen. Waarom branden halogeenlampen zo fel en hebben ze een veel langere levensduur d a n gewone gloeilampen van hetzelfde vermogen? Normale gloeilampen zijn onder druk gevuld met een edelgas en hebben een gloeidraad van wolfraam. De temperatuur van d e gloeidraad is b e p a l e n d voor d e lichtsterkte en de levensduur van d e lamp. Die temperatuur bedraagt zo'n 2500 ° C Smelten doet wolfraam bij deze temperatuur nog niet maar wel verdampt het geleidelijk, waardoor d e gloeidraad o p een gegeven moment dermate dun wordt dat hij breekt. Het verlagen van d e temperatuur is nutteloos, o m d a t gewone gloeilampen d a n niet fel genoeg branden. Bij halogeenlampen ligt d e situatie echter iets anders. De temperatuur van de gloeidraad bedraagt hier 3000 °C en a a n de edelgasvulling van de lamp is een element uit de groep der halogenen toegevoegd. Hoewel men meestal broom neemt, kan dat ook bijvoorbeeld fluor, chloor, jood of astaat zijn. Bij halogeenlampen verd a m p t het wolfraam ook, maar vormt met broom al bij een temperatuur beneden 1400 °C wolfraambromide. Komt deze nieuwe verbinding in d e buurt van d e wolfraamgloeidraad, d a n valt ze weer uiteen in wolfraam en broom. Het wolfraam slaat vervolgens neer o p d e 3-18 — elex

86804X1

gloeidraad en g a a t niet verloren. Om te voorkomen dat wolfraambromide neerslaat o p het glas van d e lamp in plaats van o p d e gloeidraad, neemt men een kleinere ballon die gemaakt is van kwarts en bestand is tegen zeer hoge temperaturen. En juist die hoge temperatuur voorkomt dat er wolfraambromide neerslaat o p het (kwarts)glas van de lamp. Wil men een halogeenlamp nog feller maken, d a n heeft men een reflektor nodig — denk maar a a n d e koplampen van een auto. Let op! Het glas van halogeenlampen m a g men nooit met d e handen aanraken. Omdat de temperatuur namelijk zo hoog wordt, branden d e zuren en vetten van d e menselijke huid als het ware in het kwartsglas en ontstaan er doffe plekken o p d e ballon. Hierdoor zal niet al| leen de lichtopbrengst

verminderen, maar wordt door een toename van d e temperatuur ook d e levensduur van d e lamp aanzienlijk gekort (gebruik een stukje stof of een dunne handschoen).

Ons

voorstel.

. .

.. .is een lamp opgebouwd uit koperen waterleidingbuizen, een T-koppeling met uitwendige schroefdraad, een hiero p passend verbindingsstuk met inwendige schroefdraad en uit twee verschillende kastjes van verzinkt blik. Bovendien heeft men lood nodig ter verzwaring van de lampvoet en de kop (zie foto 1). De lampvoet bestaat uit een rechthoekige metalen kast met een dikke bodem van hout. Hierin bevinden zich d e trafo, een flinke portie lood en d e houders voor d e lamparm, die zo zijn gemaakt dat d e lamparm naar voren kan

Figuur 1. Zo ziet de lampvoet er uit: Lood, trafo en houders voor de lamparm zijn op een 22 mm dikke houten plaat gemonteerd. De aansluitingen van de trafo moeten goed geïsoleerd worden. Het best gaat dit met krimpkous.

bewegen. De houders kan men zelf maken van twee ongeveer 1,5 cm dikke metalen platen. In elk van deze houders boort men twee verticale gaten waardoor ze met behulp van lange schroeven in de houten bodemplaat vastgezet kunnen worden. Bovendien moeten d e beide houders nog voorzien worden van een horizontaal gat met d e diameter van d e koperen buis die de onderste lamparm vormt. Wil men d e lamparm naar één kant vergrendelen, d a n kan men over het stuk buis tussen d e twee houders een stuk rubberslang schuiven en met een paar schroefklemmen vastzetten (zie figuur 1). Aan de zijde waar men d e lamparm vrij wil kunnen bewegen, plaatst men een blokje hout o p zodanige wijze dat de schroeven van de klemmen tegen het hout stoten en d e lamp in een b e p a a l d e stand vergrendeld wordt. Naast d e houders en d e trafo wordt een flinke portie lood bevestigd. De lampvoet wordt afgedekt door een metalen kast die wordt gemaakt van een deksel en 4 zijwanden. Dit geheel wordt a a n elkaar gesoldeerd en in een van de zijwanden wordt een sleuf gezaagd waardoor men d e kast over het g e b o g e n uiteinde van d e onderste lamparm kan schuiven. De kast blijft netjes op zijn plaats door twee metalen platen (13 x 6 cm) die te voren o p d e zijkanten van d e bodemplaat gespijkerd worden. De lamparm bestaat uit twee delen. Het onderste, in d e lampvoet verankerd e deel, bestaat uit een stuk koperen buis met een diameter van 12 mm dat beide uiteinden g e b o g e n is. Aan het bovenste deel wordt het verbindingsstuk met inwendige schroefd r a a d bevestigd. Het tweed e deel van d e lamparm bestaat uit een a a n een kant g e b o g e n koperen buis met een diameter van 12 mm en een recht stuk buis van 15 mm dat met lood gevuld is. Laatst-

y

. JSHllt

».: / J• •

•WBW%

genoemde stuk buis vormt het kontragewicht voor de lamphouder. Deze drie stukken buis worden door d e T-koppeling verbonden (zie figuur 1). De slechts a a n een kant g e b o g e n buis komt in het ene uiteinde van de T-koppeling en een klein restje buis van 12 mm in het andere, waarna beide vastgesoldeerd worden. Vervolgens zet men d e buis van 15 mm recht o p een stuk g l a d hout en giet deze tot ongeveer 5 cm van het uiteinde vol lood. Is het lood eenmaal gestold en afgekoeld, kan de buis over het kleine stukje buis van 12 mm geschoven worden en d a n vastgesoldeerd. Wanneer dit gedeelte eenmaal achter d e rug is, d a n kan men eerst de lampekop uit de 5 plaatjes van verzinkt blik in elkaar solderen. In een van d e zijwanden van het kastje wordt een gat geboord met dezelfde diameter als het bovenste stuk buis van d e lamparm (hier 12 mm). Door dit gat schuift men het uiteinde van de lamparm. Afhankelijk van het feit of men d e lampekop later al d a n niet wil kun-

r"

nen bewegen, kan men dus de kop wél of niet vastsolderen. Bovendien moet in de kop een klem bevestigd worden, waarin men straks het halogeenlampje kan steken. Is dit deel van de lamp klaar, d a n kan d e T-koppeling in het verbindingsstuk van de onderste lamparm geschroefd worden. Nu hoeven we alleen nog maar twee toevoerleidingen van d e sekundaire zijd e van d e trafo door de buizen naar het halogeenlampje te trekken en vast te solderen. De lamp kan naar keuze geschilderd of gespoten worden; onze lamp kwam in het wit heel g o e d "uit d e verf". Overigens is het misschien raadzaam de lamp nog niet helemaal te monteren, wanneer u ze meer kleuren wilt geven. Nog een laatste opmerking, tenslotte. U kunt natuurlijk ook kiezen voor een eigen ontwerp; andere buizen, dikkere of dunnere b u i z e n . . . U moet er alleen op letten, dat het kontragewicht voor de lampekop zwaar genoeg is, anders kiepert de kop steeds naar beneden.

Foto 2. Het prototype volgens de allerlaatste designnormen. De lamp komt wit "goed uit de verf."

Materiaallijst ongeveer 2 kg lood 2 m gebogen waterleidingbuis, 12 m m } 50 cm waterleidingbuis, 15 mm iji 1 T-koppeling voor 12 m m buis met uitwendige schroefdraad 1 op de T-koppeling passend verbindingsstuk met inwendige schroefdraad lampekop: 2 plaatjes 12 x 3 cm 2 plaatjes 9 x 3 cm 1 plaatje 12 x 9 cm lampvoet: 4 plaatjes 13 x 6 cm 1 deksel 24 x 13 cm 2 plaatjes 24 x 6 c m 1 houten plaat 24 x 13 c m , 22 m m dik 1 trafo 18 V A / 6 V 1 halogeenlampje 6 V / 1 5 W toevoerleiding

elex -

3-19

een kromme met haken Sinusgolven speien een belangrijke rol in natuur en techniek. Het elektrisch opwekken van een zuivere sinustrilling is een ingewikkeld probleem. In dit artikel wordt een schakeling voorgesteld waarmee een nagenoeg perfekte sinusgolf digitaal gegenereerd kan worden. Wat is er toch met die sinusgolven a a n de hand, dat alle meettechnici hardnekkig proberen, ze zo zuiver mogelijk in hun testobjekten te stoppen? Het is helemaal niet zo gemakkelijk, dat in een paar woorden zo duidelijk mogelijk uit te leggen, wanneer we geen begrippen zoals "fourieranalyse" en andere moeilijke zaken willen gebruiken. Het meest karakteristieke van een sinustrilling is dat zij de eenvoudigste vorm van alle trillingen is. Anders gezegd: Alle trillingen die geen sinusvorm heb-

ben, kunnen door een bep a a l d aantal verschillende sinustrillingen met verschillende frekwenties en amplitudes samengesteld worden. Elk geluid, hoe ingewikkeld ook bestaat uit een spektrum van honderden of zelfs duizenden afzonderlijke sinustrillingen. Wanneer je bijvoorbeeld het gedrag van een versterker bij een b e p a a l d e frekwentie onderzoekt, dan is het a a n l e g g e n van een zaagtand- of rechthoekspanning aan de ing a n g niet erg zinvol. Bovenop de grondfrekwen-

tie ontvangt de versterker d a n ook nog andere, hogere frekwenties die het meetresultaat kunnen vervalsen. Daarom klinkt een sinustoon ook zo eentonig. De boventonen zijn voor een muzikaal klankbeeld wat het zout voor de p a p is. Een g o e d voorbeeld van overeenkomstige verschijnselen in heel andere gebieden van de natuur is het feit dat ook een slinger of een veer onder ideale omstandigheden sinusvormig beweegt. Zuiver wiskundig kan een sinusoïde gekonstrueerd wor-

Q, Q 2 Q3 Q4 Q 5 Q 6 d r 0

0 0

0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0

Q8

o o o o o 0

o o o

0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0

0 0 0 0 . 0 0

den, door de ordinaat (dus de hoogte boven een horizontale lijn door het middelpunt) van een cirkelvormig roterende punt in afhankelijkheid van de draaihoek weer te geven. Daarom spreekt men af en toe ook wel van cyklische frekwentie.

Sinusoscillator Het opwekken van sinusvormige, elektrische trillingen gaat niet helemaal zonder problemen, omdat de meeste oscillatoren op het g e b i e d van harmonische frekwenties tot vrijgeFiguur 1. Een trapvormig sinussignaal (links) kan wiskundig in twee komponenten verdeeld worden. Een zuivere sinusoïde (in het midden van de figuur) en een komplex uitziende zaagtandgolf (rechts). Dit kan men zelf eenvoudig kontroleren door de Y-gedeelten tussen de trap en de sinus te meten en ze op een rechte lijn (X-as) uit te zetten. Figuur 2. De symmetrie en dus ook de nauwkeurigheid van de opgewekte sinusoïde is minder van het aantal trappen afhankelijk dan wel van hun juiste hoogte. In figuur a van het voorbeeld verlopen de dalende trappen anders dan de stijgende. Dit komt in een asymmetrie van de sinuskomponent (b) tot uitdrukking. Figuur 3. Waarheidstabel van het toegepaste schuifregister 4015, wanneer bij elk kloksignaal steeds een logische 1 aan de ingang ligt. De registerinhoud vult zich met enen.

3-20 — elex

vigheid neigen. Hoe kunnen we die ongewenste "toegift" voorkomen? Daarvoor bestaan verschillende methoden. Elke technicus heeft op dit gebied zijn eigen filosofie. Zo zijn er de pure sinusoscillatoren (bijvoorbeeld d e Wien-brugschakeling) die als grootste nadeel hebben, dat zij bij lage frekwenties afhaken. Het oscillatorsignaal klapt vanaf een b e p a a l d e minimumfrekwentie gewoon in elkaar. Verhoog je de voor het instandhouden van de trillingen noodzakelijke terugkoppeling d a n verandert de sinus in een ongewenste, vertekende kromme. Een tweede mogelijkheid is het plaatsen van een filter achter een rechthoekof driehoekoscillator, dat de harmonische frekwenties niet doorlaat. Nadeel daarvan is dat dit filter exakt met de oscillatorfrekwentie moet worden meegestuurd, wat een heel omstandig procédé is. Een moderne oplossing biedt de digitale opwekking van sinusgolven. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een periode van een sinusoïde digitaal in een halfgeleidergeheugen o p te slaan. Treedt de o p die manier gemaakte oscillator in werking, d a n wordt heel snel achter elkaar het geheugen uitgelezen. De uitgelezen digitale informaties worden in een aangesloten digitaal-analoog-omzetter in spanningen omgezet waarvan de waarde overeenkomt met het verloop van de sinusoïde. Het moet toegegeven worden: d e zo opgewekte sinusoïde is in werkelijkheid niet g l a d maar uit heel veel kleine trapjes opgebouwd. Hoogte en breedte van deze trapjes hangen heel sterk af van het aantal van de in het geheugen opgeslagen informaties en dus van d e omvang van het geheugen. Er kan echter gemakkelijk aangetoond worden dat je al met een vrij klein aantal trappen heel goe-

Figuur 4. De getoonde trap laat zien hoe de spanning bij het knooppunt van de weerstanden R1 tot R8 van de logische nivo's bij het schuifregister afhangt. De sinusoïde heeft bij nul volt zijn laagste punt en wordt in tegenstelling tot zijn wiskundig pendant niet negatief. Het met een hoek van nul of 360 graden overeenkomende beginpunt van een sinusperiode valt samen met het moment dat het register voor de helft met enen is gevuld (nuldoorgang).

4 T-

0 0 * - * - r - r - f - f - « - « - 0 0 0 0 0 0 0

"1•

i • i ! i ' ' i i i i i 'i ! t i i i i - P i i i i i t )

: i 1J JX i:!!: »• i

* ' n

1

M

i • i «

'

/

*

• | '

•

u

i, r' i!'i, /v

i

M \

ïi-K

'

i i i i

! i' i'

; i

tuil

Figuur 5. Twee NANDpoorten, een schuifregister en 8 weerstanden. Dat is in beginsel eigenlijk alles wat voor onze sinusgenerator nodig is. Het is bijna ongelooflijk dat zoveel theorie nodig is voor zo weinig onderdelenl De weerstanden R1 tot en met R8 stijgen van links naar rechts in waarde om dan van het midden uit weer in dezelfde mate in waarde te dalen. Dit komt overeen met de sprongafstand van de afzonderlijke treden in figuur 4 en dus ook met de stijging van de boogkromme van onze sinusgolf. De absolute hoogte van een trede van de trap is de som van de stromen door alle weerstanden die van het IC de waarde "1" hebben gekregen. Door een wijziging van de waarden kunnen ook andere krommen gemaakt worden. Als alle weerstanden even groot zijn ontstaat er bijvoorbeeld een driehoekspanning. Het bij de uitgang getekende laagdoorlaatfilter kan als extra aangesloten worden wanneer de trap afgerond moet worden. Pas op! De amplitude neemt in dat geval met stijgende frekwentie af.

i; i :;[/

v|:i *t

d e resultaten kunt bereiken. Stel dat een volledige sinusgolf uit 16 trappen opgebouwd is. Daaruit volgt dat d e frekwentie van het trapsignaal 16 keer hoger is d a n de frekwentie van d e opgewekte sinustoon. De trapfrekwentie kan als een o p de sinusoïde gesuperponeerde spanning beschouwd worden (figuur 1). Bij een sinusfrekwentie van één kilohertz ligt de trapfrekwentie reeds in het grensgebied van het menselijk waarnemingsvermogen. Het verschil tussen d e gewenste en de ongewenste frekwentie bedraagt 1:16. Dit betekent dat de ongewenste frekwentie met behulp van een eenvoudig filter kan worden uitgefil-

terd, omdat zij ver genoeg van het nuttige signaal verwijderd ligt. Zijn er nog andere ongewenste frekwenties tussen sinus- en trapsignaal? Dat hangt ervan af hoe nauwkeurig de trap de ideale sinusvorm benadert (figuur 2). Deze nauwkeurigheid wordt wat de "hardware" betreft, door de precisie van d e digitaal-analoog-omzetter b e p a a l d . De nauwkeurigheid van d e software zegt iets over d e mate van overeenstemming tussen de in het geheugen opgeslagen digitale informatie en het ideale verloop van d e sinusoïde.

Het kan ook eenvoudiger Het opslaan van komplexe

nuldoorgang

0»B

k "fffï fÏfÏ O,

02

Q3

04

Dm

Q5

Q6

07

*

,

IC1 = 4015B

•

,

R10

ponÈH-Of •-*«

Q,

©

Din

\

—01/

jLi

®

^

, 6 V

3

Tóo„

© ©© IC 2

© © ©

N1,N2 = 4093 = '/ilC2

••

1

[

-ff-®

elex - 3-21

Figuur 6. Door de eenvoudige schakeling kunnen we ook deze keer weer met een standaardprint formaat 1 volstaan. Wie dat wil kan in plaats van de weerstanden R1 tot en met R8 potentiometers monteren om andere golfvormen te verkrijgen. Door het schakelingskoncept zijn echter alleen die golfvormen mogelijk die slechts één maximum hebben.

golfpatronen in een halfgeleider-(computer-)geheugen is als "soundsampling" in d e elektronic a bekend. Als het erom gaat zo eenvoudig mogelijke krommen digitaal o p te wekken, d a n kun je je met een truuk behelpen, die opslag overbodig en de schakeling aerhalve goedkoper maakt. Omdat d e hier getoonde schakeling deze truuk toepast, zullen we hem in het kort uitleggen.

In het register — uit het register Het in onze oscillator gebruikte serie-naar-parallel schuifregister kun je met een a a n beide einden open en doorzichtige buis vergelijken, waarin van één kant voortdurend zwarte (logisch 0) en witte (logisch 1) ballen gestopt worden. Elke bal die erin gestopt wordt, zorgt ervoor dat er a a n d e andere kant van de buis een bal uitvalt. In de buis g a a n precies acht ballen. Van buitenaf kan de buisinhoud in een oogopslag voortdurend gekontroleerd worden. Voor ons IC betekent dit dat de uitgangen Q1 tot Q8 een indikatie geven o p welke positie welk logisch nivo zich net bevindt. In het ritme van het a a n pen 1 en 9 liggende kloksignaal wordt het momenteel a a n pen 7 liggende logische nivo in het register "doorgeschoven". Stel, pen 7 bevindt zich konstant in de toestand logisch 1. Het kloksignaal a a n pen 9 zorgt ervoor dat met elk volgende klokimpuls een volgende uitgang deze toestand aanneemt. De 3-22 — elex

I I

M M M M M I _, %MKumJmUmM. jm

Onderdelenlijst R1,R8 - 120 kQ R2,R7 = 47 kQ R3,R6 = 33 kQ R4,R5 = 27 kQ R9 = 100 kQ P1 = 100 kQ-lin C1 = 1 / J F / 1 6 V

C2 = 10 nF 1C1 = 4015 IC2 = 4093 S1 = tuimelschakelaar enkelpolig Diversen: Standaardprint formaat 1 *R10,*C3 = 10 kQ, 100 nF Geschatte kosten van de onderdelen zonder huis, voeding en montagemateriaal: ca. f 2 5 , -

waarheidstabel in figuur 3 laat zien wat bedoeld is. Als je nu zoals het schema (figuur 5) aangeeft, alle uitgangen via weerstanden met elkaar verbindt, d a n worden de door die weerstanden vloeiende stromen bij het gemeenschappelijke verbindingspunt bij elkaar opgeteld. Als alle weerstand even groot zijn, resulteert dat in een gelijkmatig stijgende trap als uitgangssignaal. Omdat we echter een sinusvormig verloop willen hebben, is het nodig d e trap eerst langzaam, vervolgens sneller en tenslotte weer langzamer te laten stijgen. Zo krijg je d e helft van een sinusperiode, die echter niet in d e fasepositie nul maar met een verschuiving van een kwart periode begint. Nu g a a t het er nog om dit procédé weer achteruit te laten verlopen. Dat is heel simpel. Zodra d e laatste uitgang van het register (Q8) volgeschreven is, wordt d e ingangsinformatie via N1 omgekeerd, zodat het register langzaam maar zeker met nullen gevuld wordt. Op het moment dat de nul bij de laatste uitgang verschijnt, "meldt" zij zich in "omgekeerde vorm" bij de in-

g a n g terug en het spelletje begint weer van voren af a a n (figuur 4). Daarmee is eigenlijk ook alles uitgelegd. Het grote voordeel van deze schakeling is dat d e amplitude van het uitgangssignaal ook bij lage klokfrekwenties konstant is en alleen van d e voedingsspanning afhangt. Even afgezien van de gelijkspanningskomponent, toonde een meting met de spektrum-analyzer dat behalve d e grondfrekwentie alleen nog d e klokfrekwentie met haar harmonischen aanwezig was en die ligt zoals reeds gezegd ver genoeg van het nuttige signaal. Om dat eruit te plukken is alleen een laagdoorlaatfilter bestaande uit een weerstand en een kondensator nodig, dat a a n de uitgang van d e schakeling aangesloten moet worden. Daarbij moet in d e gaten gehouden worden dat in dit geval d e amplitude met het toenemen van d e frekwentie afneemt. De frekwentieb e p a l e n d e komponenten van de oscillator (P1 en C2) zijn voor audiotoepassingen berekend. Door wijziging van de in het schema aangegeven waarden kan d e frekwentie naar wens worden ver-

l a a g d of tot maximaal ongeveer 7 megahertz worden verhoogd.

De bovenste foto laat het niet gefilterde trapvormige uitgangssignaal zien. Door het aansluiten van een RC-sektie (laagdoorlaatfilter) aan de uitgang ontstaat een kromme die nog maar heel weinig van de ideale sinusvorm afwijkt (foto beneden).

1 I

KALEIDGSKQOi General Electric ontwikkelt doventelefoon Palmetto Technologies Inc. uit Duncan in d e Amerikaanse staat South Carolina vervaardigt onder licentie van d e Amerikaanse General Electric Company een d r a a g b a a r elektronisch toestel met behulp waarvan doven gebruik kunnen maken van de telefoon. Dit batterijtoestelletje, Echo 2000, kan eenvoudig o p de telefoon van d e gehandicapte worden aangesloten. Op het vloeibaar kristalschermpje verschijnen als een lichtkrant geschreven berichten, die d e opbellers o p d e toetsen van hun druktoetstelefoon aanslaan. Het draagbare toestelletje kan worden gezien als een aanvulling o p de teleprinters, die wel door doven en slechthorenden worden gebruikt om met elkaar via d e telefoon te kommuniceren. Omdat d e Echo 2000 d r a a g b a a r is, kan hij overal o p een telefoon worden aangesloten, zelfs in een telefooncel. Bovendien hoeft slechts d e dove of slechthorende zo'n toestelletje te hebben, terwijl bij gebruik van een teleprinter er één a a n beide einden van de lijn moet staan.

Oktrooi In 1984 werd a a n General Electric Company een oktrooi toegekend o p n a a m van Edwin Underkoffler, die als computerdeskundige verbonden is a a n het General Electric Research a n d Development Center. Hij ontwierp een toestel, gelijkend o p d e Echo 2000, om een kollega te helpen met zijn dove zoon te kommunice-

ren. Underkoffler is in d e afgelopen jaren betrokken geweest bij een reeks dovenprojekten. Het hart van d e Echo 2000 wordt gevormd door een geïntegreerde schakeling, die d e verschillende frekwenties van een telefoon met toondruktoetskeuze kan dekoderen. "Ik realiseerde mij dat deze signalen zouden kunnen worden gebruikt om d e juiste letters o p een beeldscherm te brengen. Het enige wat nodig was, was een kode en een schakeling om het geheel te laten werken," aldus Underkoffler. Terwijl Underkoffler ontwikkelde, bleek ook elektrotechnisch ingenieur Stephen Fowler uit Duncan bezig te zijn met het ontwerp van een kommunikatiemiddel, waardoor zijn gehoorgestoorde moeder hem via de telefoon zou kunnen "verstaan". "Toen mijn vader nog leefde, h a d ik geen probleem om met mijn moeder via d e telefoon te konverseren, omdat mijn vader de telefoon a a n n a m en alles wat ik zei herhaalde. Mijn moeder kon uitstekend liplezen en begreep zo wat ik haar wilde zeggen," legt Fowler uit. "Maar nadat mijn vader was overleden, kwam ik voor een enorm kommunikatieprobleem te staan. Ik kon niet meer per telefoon met mijn moeder "praten'! ik moest haar nu zien." Fowler ontwikkelde een a p p a r a a t dat sterk leek o p dat van Underkoffler en ontdekte toen dat Underkoffler reeds in het bezit van een oktrooi was. Toen Fowler General Electric belde om zijn plannen te toetsen, merkte hij dat het bedrijf de technologie

hoopte te licentiëren. Voor een nominale vergoeding kreeg Fowler d e kommerciële rechten o p deze ontdekking, die nu door zijn bedrijf Palmetto Technologies o p d e markt wordt gebracht.

Werking Om met een dove of gehoorgestoorde te kunnen "praten" moet de opbeller voor elke letter twee toetsen indrukken. De eerste is d e toets waarop de gewenste letter is gegraveerd, de tweede is d e cijfertoets 1, 2 of 3 afhankelijk of de eerste, tweede of derde letter in de reeks o p d e toets wordt bedoeld. Om bijvoorbeeld een A' over te zenden, moet eerst de middelste toets van d e bovenste rij worden ingedrukt, en d a a r n a d e cijfertoets 'T om a a n te geven dat van de ABC-kombinatie d e letter A' wordt bedoeld. Als d e letter 'B' of 'C' moet worden overgebracht, d a n zou als tweede toets respektievelijk d e cijfertoets '2' of '3' moeten wor-

den ingedrukt. Om een cijfer over te brengen kan gewoon de cijfertoets en d e toets 'hekje' worderi ingedrukt. Ook zijn er verkorte kodes voor veel gebruikte woorden, zoals '00' voor "Hallo" en '*0' voor "Tot hoors". De Echo 2000 meet slechts 18 x 10 x 2,5 cm, weegt een paar honderd gram en werkt o p vier o p l a a d bare batterijen, die g o e d zijn voor zes uur kontinu gebruik. Voor nadere informatie over de Echo 2000, die in d e Verenigde Staten rond 250 dollar kost, kan men zich wenden tot Palmetto Inc., PO. Box 498, Duncan S.C 29334, U.S.A.

elex - 3-23

laser-muziek

de digitale grammofoonplaat Het komt maar zelden voor dat een technisch procédé zo lang behouden blijft als de grammofoonplaat. Al in 1887 heeft Emil Berliner geluid in fijne groeven op een ronde plaat opgeslagen (Edison gebruikte in 1877 nog een trommel). Het is dus helemaal niet zo gek dat de technische mogelijkheden van de konventionele grammfoonplaat intussen zo'n beetje uitgeput zijn. Sinds dik drie jaar zet de digitale plaat, de CD (compact disk), nieuwe standaarden. Verbeterde geluidskwaliteit was het doel van de ontwikkelaars van de CD. De vergelijking van de oude met d e nieuwe plaat (tabel 1) geeft duidelijk d e zwakke punten aan. Niet zozeer in het frekwentiebereik, maar veeleer in het voorkomen van bijgeluiden: ruis, kraken en overspraak tussen de kanalen. Zolang er een naald door 3-24 -

elex

een groef krast, waar eventueel stof in zit, en daarbij ook nog beide kanalen opneemt, kunnen deze storende geluiden niet vermeden worden. Er moest iets nieuws komen en dat kon overeenkomstig de stand van d e techniek alleen maar een digitaal systeem zijn. De informatie van het opnamesignaal wordt gedi-

gitaliseerd, dat wil zeggen dat in plaats van een kontinu met de geluidsgolf overeenkomend signaal, in de studio een heleboel afzonderlijke meetwaarden geregistreerd en in binaire getallen omgezet worden. Die worden d a n in de vorm van kleine indeukingen (zogenaamde pits) op een kunststofplaat overgebracht. Zo wordt

een CD gemaakt. De technische gegevens van het procédé zijn indrukwekkend. Op de 33 mm brede bespeelde strook van de 120 mm grote CD liggen naast elkaar 20.000 sporen. Duidelijker is misschien het volgende: 30 sporen zijn precies 50 \ox\ breed. Dat is net zoveel als de dikte van een mensenhaar. Een pit is 0,5 ^m

breed, de spoorafstand bedraagt 1,6 n<m. Zo g a a n in totaal ongeveer zeven miljard bits op de (slechts eenzijdig bespeelde) schijt.

Tabel 1

diameter dikte van de plaat toerental

Digitale opname: ingewikkeld, maar precies

traditionele analoge grammofoonplaat (LP)

12 cm 1,2 mm 500-200 tpm (1,2 m/s konstant of 1,4 m/s konstant)

30 cm

frekwentiebereik signaalruisafstand

5-20000 Hz + 0,5 dB meer dan 90 dB (theoretisch 96 dB) dynamiekomvang meer dan 90 dB (theoretisch 96 dB) meer dan 90 dB kanaalscheiding minder dan 0,004% vervormingen niet meetbaar synchroonwisselingen afstand tussen de sporen 1,6 urn wrijvingloos door aftasting laserstraal van binnen naar buiten 2 (4) aantal kanalen eenzijdig bespeeld speelduur ongeveer 60 minuten ononderbroken bij 2-kanaalsopname

— 33 % tpm konstant (LP) ( = 50 c m / s aan de buitenkant en 20 c m / s aan de binnenkant) 30-20000 Hz 5 5 . . . 6 0 dB tot circa 60 dB 2 5 . . . 3 5 dB 0,2% circa 0,03% variabel mechanisch door pick-upsysteem van buiten naar binnen 1 of 2 beide kanten samen ongeveer 45 minuten

1 fokusseringspunt (doorsnee: ongeveer 1,7 nm)

| 4

1

\

\

i

doorzichtige beschermlaag (brekingsindex: n • 1,46)

\

-"207 17^

Tabel 1. Vergelijking tussen de CD en de konventionele grammofoonplaat. De grotere dynamiekomvang en de beduidend grotere kanaalscheiding zijn de opvallendste vernieuwingen.

'— verspiegeling

1,2 mm

Digitale opnamen kunnen veel beter overgedragen worden dan analoge signalen. Omdat er bij getallen geen onderlinge overspraak mogelijk is, bestaat er een komplete scheiding van de kanalen. Wel is de digitale opnametechniek stukken gekompliceerder. Aangezien een bit maar heel weinig informatie bevat, moeten er heel veel bits overgedragen worden: 4,3 miljoen per sekonde. Er worden zelts bewust meer bits overgedragen d a n absoluut noodzakelijk. Extra informatie die ertoe bijdraagt afspeelfouten te onderkennen en te herstellen, en informatie voor het programma van de plaat. In plaats van met een diamantnaald worden d e massta bits wrijvingloos met een laserstraal afgetast. Het optische systeem van d e laserinstallatie bundelt de straal zo dat hij door d e doorzichtige beschermlaag het verspiegelde oppervlak van d e CD puntvormig belicht. De doorsnee van de lichtpunt is slechts 1,7 ^m. De laserstraal wordt teruggekaatst door het verspiegelde oppervlak. Bestraalt de laser een pit d a n heffen d e delen van de straal die door d e pit gereflekteerd worden, en de delen die door d e om d e pit liggende vlakken weerkaatst worden, elkaar op. Dat werkt natuurlijk alleen maar als het optische deel van d e laser heel nauwkeurig, dus elektronisch, gestuurd wordt. De diameter van d e straal is o p het moment dat hij d e beschermlaag raakt ongeveer 0,8 mm. Een stofje van bijvoorbeeld 0,5 mm kan het aftasten niet storen omdat er nog voldoende licht "langs komt". Ook

compact-disk

Figuur 1. De laserstraal wordt door het optische systeem sterk gebundeld. Hij raakt precies het verspiegelde oppervlak. Treft hij een pit, dan treedt dispersie op. Dat registreert de CD-aftaster.

/

' /

0,8mm laserstraal

|jV i

\

'30° 86617X-1

een kleine kras is geen probleem. Het CD-apparaat dekodeert uit d e gereflekteerde signalen weer de digitale informatie. Overigens is het zo, dat begin en einde van een pit de logische waarde 1 representeren, d e tussenruimten hebben de waarde logisch 0 (dus niet: pit = "1", geen pit = "0"). De pitlengte hangt dus ervan af hoeveel nullen na een " 1 " volgen.

Van digitaal weer naar analoog De weergegeven digitale signalen moeten nu alleen nog maar weer in analoge signalen omgezet worden, dus in het oorspronkelijke audio-signaal. "Alleen nog maar" is een sterk understatement, want voor het flinke dozijn speciale IC's is menig uurtje denkwerk nodig geweest. De meetwaarden, zogen a a m d e samples, worden

in d e studio met een sampling rate (bemonstering-snelheid) van 44,1 kHz vastgelegd. Dat is ongeveer 10% meer (voor alle zekerheid) d a n de minimaal noodzakelijk tweevoudige hoogste frekwentie van in dit geval 20 kHz. Elk meetgegeven wordt als binair 16-bitgetal weergegeven, een getal van 16 cijfers bestaande uit nullen en enen. Het hoogste getal, 1111111111111111, komt overelex -

3-25

een met het decimale getal 65535. Men beschikt dus over 65535 verschillend e waarden. Anders gezegd: de signalen worden met een nauwkeurigheid van 1:65535 overgedragen. Maar alleen wanneer de digitaal-analoog-omzetters ook zo nauwkeurig werken. Dat dit helemaal niet vanzelfsprekend is, blijkt uit het feit, dat Philips de eerste apparaten met 14bit-omzetters uitrustte. Werden daar twee bits zo maar weggelaten? Helemaal niet. Met een — eigenlijk simpel — kunstje hebben de ingenieurs van Philips d e hoge dynamiek toch nog g e h a a l d , en wel door middel van oversampling, door gebruik van de omzetter met een veelvoud van d e oorspronkelijke aftastfrekwentie, in dit geval 4 x 44,1 kHz = 176,4 kHz (zie ook het kadertje). Maar ook andere firma's die met 16-bit-omzetters werken zoals Sony, passen oversampling toe. Het vereenvoudigt namelijk de konstruktie van een geschikt uitgangs-laagdoorlaatfilter. Dat moet d e trappen van het uitgangssignaal van d e digitaalanaloog-omzetter gladstrijken en het m a g boven d e halve samplingfrekwentie dus vanaf 22 kHz niets meer doorlaten. Een filter dat 0 tot 20 kHz heel gelijkmatig overdraagt en vanaf 22 kHz volledig spert, is moeilijk te verwezenlijken. Of het spert heel g o e d en vertoont zwakke punten in het doorlaatbereik of het omgekeerde is het geval. Met een samplingfrekwentie van 176,4 kHz hoeft het filter pas bij 132,3 kHz volledig te sperren. Het overgangsgebied is 112 kHz in plaats van 2 kHz en d e filtermakers kunnen opgelucht ademhalen.

Hifi — vast en zeker Veel van zulke truukjes zitten er in een CD-apparaat. Ook voor het koderen en dekoderen is men erg vernuftig geweest opdat er zo weinig mogelijk overdrachtsfouten ontstaan. Zo 3-26 — elex

Figuur 2. Twee keer gaat de laserstraal door het optische systeem. Eén keer van de laserdiode (beneden) naar de plaat en vervolgens nadat hij gereflekteerd wordt, terug naar de fotodioden (rechts) die de gereflekteerde hoeveelheid meten. Bovendien sturen de fotodioden de posities van de laserkop en het optische systeem.

wordt elke 16-bit-waarde in twee stukken van elk 8 bits verdeeld. Elk van die 8-bitwoorden wordt in een 14bit-woord omgezet. Omdat er maar 256 8-bit-kombinaties bestaan, blijven er van d e in totaal 16385 14bit-woorden 16129 onbenut. Dat zijn alle kombinaties die minder d a n twee of meer d a n tien opeenvolgende nullen hebben. Wanneer het lasersysteem een woord fout inleest d a n g a a t het hoogstwaarschijnlijk om een niet gebruikte kombinatie. Daardoor valt de fout meteen op. Deze onnodige bits zijn er dus uitsluitend voor d e overdrachtsbetrouwbaarheid. Bovendien worden de 14-bit-woorden niet in hun oorspronkelijke volgorde overgedragen maar volgens een b e p a a l d e kode. De gegevens van d e plaat

moeten in d e dekodeerinrichting (decoder) voor het herstellen van d e juiste volgorde weer omgezet worden. Daarbij worden fouten als het ware "verdeeld". Als bijvoorbeeld enkele achtereenvolgende meetwaarden door een kras onleesbaar geworden zijn, d a n liggen d e foute gegevens na het dekoderen niet meer achter elkaar. De knak die een kras bij een oude grammofoonplaat veroorzaakt, wordt bij d e CD bij wijze van spreken in kleine porties verdeeld. Je hoort hem minder. En dat slechts alleen als hij niet gekorrigeerd wordt. Want d e hier en daar optredende data-fouten die vanwege d e 14-bit-kode herkend worden, kunnen meestal a a n de hand van extra informaties o p de CD hersteld worden. De dekoder

herstelt tot 3500 achter elkaar liggende fouten. Is een fout desondanks niet herstelbaar, d a n heeft de elektronica "gedragsregels" in haar programma. Zo kan bijvoorbeeld d e laatste meetwaarde herh a a l d worden. Dat je een CD zonder risiko zou kunnen bekrassen, is dus niet helemaal waar. In tegenstelling tot d e konventionele grammofoonplaat worden beschadigingen echter grotendeels onhoorbaar.

A/D-omzetting Analoge signalen, dus kontinu veranderende spanningen, kunnen onder b e p a a l d e omstandigheden digitaal overgedragen worden, dit wil zeggen als een reeks van spanningspulsen. De analoge spanning wordt daartoe met korte tussenpozen gemeten. De meetwaarden worden in een binair getal omgezet en naar het overdrachtsysteem gevoerd. Met digitale transmissiesystemen kan men een hoge mate van overdrachtsbetrouwbaarheid bereiken. Aan het einde van de transmissielijn zet men d e getallen weer om in afzonderlijke impulsen, waarvan de spanning (of een ander kenmerk) met het getal en dus met d e oorspronkelijke meetwaarde overeenkomt. De impulsen laden en ontladen een kondensator in het ritme van de metingen. Zo ontstaat er een

Oversampling Door middel van oversampling worden bij apparaten van Philips d e 16-bit-gegevens van d e CD met een 14-bit-konverter omgezet. Het verlies a a n nauwkeurigheid (2 bit = viervoudig) wordt door het verviervoudigen van de samplingfrekwentie bij het afspelen (van 44,1 naar 176,4 kHz) gekompenseerd. Tekening a toont een trapsignaal a a n de uitgang van een 16-bit-A/D-omzetter. De spanning stijgt in vier

a

8 7 6 5 4

— — — — —

,i

trapspanning. Een laagdoorlaatfilter dat alle frekwenties boven d e hoogste transmissiefrekwentie (beter: de halve meetfrekwentie) tegenhoudt, strijkt d e trappen g l a d . Wat overblijft is de oorspronkelijke funktie (theoretisch volkomen precies!). De meetfrekwentie moet minstens twee keer zo hoog zijn als d e hoogste transmissiefrekwentie.

JUUUUL A/Domzetter

————

laagdoorlaatfilter

stappen van 4 naar 8. De samples van een 14-bitomzetter (tekening b) zijn vier keer minder nauwkeurig en kunnen dus alleen maar tussen 4 en 8 springen. Door vier ten dele verschillende samples bij d e oversampling worden de juiste meetwaarden (tekening a) g e m i d d e l d toch korrekt weergegeven. De vlakken onder de krommen zijn gelijk. De sprongen respektievelijk trappen worden door het filter a a n de D/A-uitgang gladgestreken.

•

*

r-r;; m

176400

CD

JlTUUUl

I

4-

kodering

Dynamiek Dynamiek is ae verhouding tussen d e zwakste en d e sterkste signalen van een systeem. Een grammofoonplaat veroorzaakt bijvoorbeeld behalve d e ingeperste muziek ook ruis (onder andere door het slepen van de n a a l d in d e groeven), rumble (motortrillingen) en kras- en knettergeluiden door stof en statische ladingen. Zelfs met de grootste zorgvuldigheid kan het ruisen niet onder een b e p a a l d basisnivo gedrukt worden. De zachtste delen van de muziek moeten minstens zo hard als dit ruisen zijn willen ze nog hoorbaar zijn. De hardste geluiden worden beperkt door het feit dat d e groef niet onbeperkt d i e p in het materia a l g a a n kan. De verhouding tussen de grootste geluidssterkte en de basisruis, de dynamiek dus, bedraagt bij de grammofoonplaat ongeveer 1:1000 (met betrekking tot spanningen) dus 60 dB Doel

-M

van elke hifi-overdracht is een zo groot mogelijke dynamiek. Die kan door versterking niet verhoogd worden omdat zowel de nuttige signalen als ook d e ruis versterkt worden. De verhouding blijft dezelfde. Bij d e CD wordt d e dynamiek door de hoogste en d e laagste overdraagbare meetwaarde vastgelegd. Het is dus d e verhouding tussen het binaire getal 1111111111111111 (decimaal 65535) en 0000000000000001 (decimaal 1). De d e c i m a l e verhouding 65535:1 komt ongeveer overeen met 96 dB. Dat is d e theoretische dynamiek van een CD-speler. Ook in de praktijk wordt meer d a n 90 dB bereikt.

elex -

3-27

wheelman Er staat nergens geschreven dat je met een walkman alleen onder het wandelen van je eigen muziek mag genieten. Een fietser die naar z'n favoriete groep luistert, is dan ook niets anders dan een soort bereden walkman, een "wheelman" (m/v) dus. Zelfs is de wheelman niet onaanzienlijk in het voordeel boven z'n lopende soortgenoot, want hij is bevrijd van de telkens terugkerende noodzaak om op de meest ongelegen plaatsen of momenten nieuwe batterijen te kopen (een zakgeld-vretende liefhebberij). Hoe dat mogelijk is? Dankzij Elex natuurlijk, hoe anders. . . De bekende walkman wordt met onze wheelman-schakeling nog mobieler. Wie veel fietst, hoeft niet meer te stoppen om d e akku's o p te laden of verse batterijen te kopen. Ideaal dus voor de deelnemers a a n d e Tour d e France, dachten wij zo. . . Goed. Nu d a n een paar opmerkingen over d e schakeling van figuur 1 De wisselspanning die de fietsdynamo levert, wordt door de bruggelijkrichter (gevormd door de dioden D1 tot en met D4) gelijkgericht. Elko C1 maakt van de "pulserende" gelijkspanning een afgevlakte gelijkspanning. Hiermee g a a n we nu twee dingen doen. In de eerste plaats wordt via weerstand R1 een 6-V-akku geladen. Die akku dient er natuurlijk voor te zorgen dat d e walkman niet voor het eerste het beste stoplicht stilvalt. Of wanneer het bergop (nou ja, heuvelop) gaat: ook de beste "pedalist" levert d a n meer "stoom" d a n "stroom"! In de tweede plaats wordt, onder minder extreme omstandigheden, de gelijkspanning a a n de uitgang op ongeveer 6,8 V gehouden door middel van stabilisator IC1 en de dioden 3-28 — elex

Figuur 1. Met deze schakeling maken we van een walkman een wheelman. Figuur 2. De gelijkrichten laadschakeling maakt van de door de dynamo geleverde wisse/spanning een gelijkspanning die tevens een akku laadt.

R1 [ 820 |

, IC1 Q 7805

2x1N4001 08

5...6V

| Onderdelenlijst

+A

.1

T NiCd 4x1,25 V

1

I

I000 |i

100n

•

4—

Ï-A

-ff~®

R1 = 82 Q C l = 1000yF/16 V C2 = 100 nF D 1 . . . D 9 = 1N4001 IC1 = 7805 kunststof kastje 4 kunststof stekerbussen 4 1,25-V-mignoncellen 1 passende akkuhouder met aansluitclip 1 standaardprint formaat 1 geschatte bouwkosten: ca. f5,— (zonder akku's, print en kastje).

D 5 . . . D7. D8 voorkomt dat de akku zich kan ontladen over d e stabilisatorschakeling. En D9 zorgt ervoor dat de akku alleen d a n energie levert, wanneer IC1 dat niet meer doet. Op deze manier staat er a a n de uitgang van d e schakeling altijd een gelijkspanning van 'n volt o< zes. We bouwen de schakeling o p een halve Elex-print tormaat 1 (figuur 2). Een probleemloze aangelegenheid, want het gaat

AH

slechts om een handjevol onderdelen. De 6-V-akku wordt uit vier penlightcellen samengesteld; daar zijn speciale houders voor in de handel met drukknopaansluitingen. Omdat de celspanning van d e nicad's slechts ongeveer 1,25 V bedraagt, is onze 6-V-akku in werkelijkheid maar een 5-V-akku. Van die iets lagere spanning hebben we in de praktijk helemaal geen last. De akku en d e gemon-

teerde print worden in een passend kunststof kastje ingebouwd, dat we met een klemring a a n het stuur (of ergens anders op het frame) vastmaken. In het kastje worden vier gaten geboord: twee voor de ingangsbussen en twee voor de uitgangsbussen. Telkens twee, omdat we hiervoor het beste kunststof (banaan)stekerbussen kunnen nemen: die roesten namelijk niet! Als de schakeling het g o e d doet, schroeven we het deksel

I

0

WI»»IIII»IH«

W

op het kastje en plakken d e naden g o e d dicht met waterbestendige tape. Overigens is geen van beide galvanisch met het fietsframe verbonden (vanwege de gelijkrichter). Let er dus o p dat de (ex-)walkman g o e d van het frame geïsoleerd is! Dat was het wel zo'n beetje. Nog een g o e d e raad tot slot: let tussen het luisteren door ook nog een beetje o p het verkeer. We zouden namelijk niet g r a a g Elex-lezers verliezen!

#

'N Til 'n tip Wie kent ze niet, die spoeltjes in oude televisietoestellen en radio's? Probeert men ze opnieuw af te regelen, d a n breekt de kern vaak af omdat hij gefixeerd is met was. De kans om zo'n spoel nog ooit nauwkeurig te kunnen afstemmen, is d a n uitermate gering. Dit kan echter o p eenvoudige wijze voorkomen worden: Men kan in zo'n geval de kern voorverwarmen waardoor de was weer zacht wordt. Dat verwarmen kan met

een fijne soldeerbout of door eenvoudig de schroevedraaier, waarmee men de spoel wilde afregelen, te verwarmen met de soldeerbout. Daarbij moet er echter wel op gelet worden dat de spoel niet te warm wordt en vervormt.

elex - 3-29

magneetbandproduktie een kijkje achter de schermen Compact-cassettes, videocassettes, computerbanden en zelfs diskettes zijn allemaal familie van elkaar. Het gaat immers steeds om de registratie van geluid, beeld of gegevens — in de vaktaal "data" — op magneetband. Aan de buitenkant ziet die band er simpel genoeg uit. Voor het vervaardigen ervan zijn echter zeer ingewikkelde technieken nodig. Tijdens het produktieproces wordt voortdurend gekontroleerd of een band aan de zeer strenge kwaliteitsnormen voldoet. Aan de hand van het in figuur 1 geschetste produktieproces volgen we de weg van d e grondstoffen naar het uiteindelijke produkt. De magneetband bestaat uit een kunststoffolie waaro p een laklaag is aangebracht. Deze laklaag bevat een fijn verdeeld, magnetiseerbaar pigment.

Voor de folie wordt polyester gebruikt en als magnetisch pigment voor audio/videoprodukten gebruikt men over het algemeen chroomdioxyde. Onder de mikroskoop zien de afzonderlijke oxydedeeltjes er uit als kleine naaldjes. Afhankelijk van d e oxydesoort ligt hun lengte tussen 0,3 en 1,0 mi-

cron en hebben zij een doorsnede van minder d a n 0,1 micron (1 micron = 1 )jm = een duizendste millimeter). Hoe gelijkmatiger de oxyde-deeltjes zijn verdeeld, des te gemakkelijker kunnen zij later worden gemagnetiseerd. Bovendien veroorzaken kleine oxyde-deeltjes minder ruis d a n grote. Het

oxyde, dat in poedervorm wordt geleverd, wordt met een bindmiddel (lak) gem e n g d (1). Het mengsel dat daaruit ontstaat, ook wel dispersie genoemd, wordt vervolgens in kogelmolens (met kogels gevulde, draaiende cylinders) g e d a a n (2). Alleen o p die manier kan worden bereikt dat het oxyde gelijkmatig en fijn in het bindmiddel wordt verdeeld. De volgende stap — en tevens het hart van het produktieproces — is het opbrengen van de dispersie o p een zorgvuldig gereinigde polyester-folie (3). Met behulp van een verspreider wordt de dispersie gelijkmatig o p d e door de machine lopende folie opgebracht. De snelheid van d e b a n d is ongeveer twee maal die van een voetganger. Na het drogen is de lakl a a g zo dun (1 tot 12 i^m, afhankelijk van het soort cassette waarvoor de b a n d is bestemd), dat zelfs het kleinste stofdeeltje (8 ^m dik) of een mensenhaar (44 ^m) als een rotsblok uit het aanvankelijk nog natte oppervlak van d e b a n d steken. Door deze "hindernissen", die niet

3-30 — elex

basisprodukten: aanmaken van dispersies

oxyde M M

0

0

tak (in poedervorm)

oko M j l a k p o e d e r oplossen, oxyde toevoegen

QMhomogeni

drager-folie

laklaag opbrengen ( 7 ) snijdilen. kontroleren en konfektioneren

(tT) oplosmiddel terugwinnen

Qïj vloeibare dispersie opbrengen

M^oxydenaaldjes richten

fs^drogen

magnetisch zijn, zou d e b a n d van de opname- en weergavekoppen in een recorder worden weggeduwd. Op een op die manier verontreinigde plek kan dus geen informatie worden vastgelegd. Om dit te voorkomen, staan de machines die het oxyde op d e b a n d opbrengen in een absoluut stofvrije "witte zone". Deze is volledig van d e rest van de fabriek geïsoleerd en m a g uitsluitend via een luchtsluis worden betreden door mensen die stofvrije kleding dragen. Bovendien is de machine zeer stabiel gekonstrueerd en o p een ettelijke tonnen wegend blok beton gemonteerd zodat er niets kan trillen. De dikte van de laklaag wordt voortdurend gekontroleerd — er g a a t tenslotte niets boven zekerheid! Direkt na het opbrengen van de laklaag wordt de nog vochtige b a n d langs een sterke magneet ge-

trokken. Deze zorgt ervoor dat d e pigmentdeeltjes allemaal in de looprichting van de b a n d komen te liggen (4). De naaldjes liggen d a a r n a in d e zogenoemde magnetische voorkeursrichting. De prestaties van d e b a n d worden daardoor aanzienlijk verbeterd. Vervolgens wordt d e b a n d door een droogtunnel geleid (5). Hierin verdampen de oplosmiddelen van de lak en worden zij met behulp van aktief kool gebonden en teruggewonnen (6). Aan het einde van d e tunnel wordt de droge b a n d "gestreken" — of zoals de vakman zegt "gekalanderd". Door de kombinatie van warmte en druk van een aantal walsen krijgt d e b a n d een absoluut g l a d oppervlak, waardoor later een g o e d kontakt met d e koppen in d e recorder is gewaarborgd. Daarna wordt de b a n d elektromagnetisch

gekontroleerd en o p een rol gewikkeld (7). Tot a a n dit moment in het produktieproces heeft de b a n d een uniforme breedte van 65 centimeter. Precisie-machines snijden de b a n d nu o p een honderdste millimeter nauwkeurig o p maat. De breedte van een videob a n d is 12,65 mm, die van een com pact-cassetteb a n d 3,81 mm. Tijdens de eindkontrole worden d e mechanische en elektromagnetische eigenschappen van de banden nogmaals gekontroleerd. Wanneer hierbij geen gebreken worden ontdekt worden d e banden in de gereedstaande cassette-behuizingen gekonfektioneerd en vervolgens verpakt. bron: BASF Nederland BV., Arnhem

Figuur 1. De produktie van magneetbanden is een "clean"proces. Stofdeeltjes en vuiltjes zijn er taboel

elex -

3-31

temperatuur bewaker Op het moment dat u dit leest, zitten we al weer midden in de winter met alle narigheid vandien, zoals sneeuwstormen en plotseling invallende vorst. Vooral dit laatste kan funest zijn voor verwarmings- en waterleidingbuizen, voor groente in de tuin en koelsystemen van auto's. Daarom hier een temperatuurbewaker die, afhankelijk van de instelling, temperaturen kan meten van —50 tot 150°C. In eerste instantie was d e temperatuurbewaker bedoeld voor d e auto en daarom is d e schakeling ontworpen voor een voedingsspanning van 12 V. Bovendien werd de schakeling voorzien van een relais dat bijvoorbeeld een sirene, een lampje of iets dergelijks kan sturen — zulks om d e automobilist voor gevaarlijke weersomstandigheden te waarschuwen en hem ertoe a a n te zetten antivries in het koelsysteem van de auto te gooien. Figuur 1 laat de schakeling zien. Als temperatuurafhankelijke komponent werd een PTC gebruikt. Een PTC is een weerstand met een positieve temperatuurkoëfficiënt. Dat wil zeggen dat de weerstandswaarde afneemt, wanneer de temperatuur daalt. Daarom noemt men PTC's ook wel eens "koudegeleiders". Deze PTC fungeert samen met R3 als spanningsdeler voor IC1. Op het knoop-

punt van de spanningsdeler ontstaat — afhankelijk van d e waarde van de PTC o p dat b e p a a l d e moment — een spanning, die a a n de plus-ingang van d e o p a m p toegevoerd wordt. De referentiespanning voor d e o p a m p is in te stellen met een in de spanningsdeler opgenomen potmeter. Omdat d e PTC een temperatuurbe-

reik heeft van —50 tot 150°C, kan hij overigens ook gebruikt worden om er diepvriezers mee te bewaken. Zoals al eerder gezegd: een kwestie van instellen. Wanneer de met P1 o p de min-ingang ingestelde spanning wordt overschreden, g a a t de uitgang van d e als komperator geschakelde o p a m p naar

1

**-© 12V

A^ ^B

3C547B

•X.S1

C2

N1,N2 = 4093 = 14IC2

-#~® 3-32 — elex

een " l a a g " nivo. In normale toestand is dus de uitg a n g van IC1 "hoog". Dat is ook noodzakelijk o m d a t de flipflop, die uit de NAND-poorten N1 en N2 is o p g e b o u w d , a a n beide uitgangen 8 en 13 logisch 1 moet zijn teneinde d e uitgang "0" te houden en het relais buiten werking te laten. Ingang 8 krijgt d e logische 1 via R4 van de (auto-)akku. Daalt de temperatuur onder de met P1 ingestelde waarde, d a n is d e spanning a a n de plusingang plotseling lager d a n die a a n de miningang, waardoor d e uitg a n g " l a a g " wordt. Ing a n g 13 van d e flipflop wordt dus logisch 0. Uitg a n g 11 was "0", dus is ing a n g 9 ook "0". Samen met d e logische 1 a a n ing a n g 8 is het resultaat bij NAND-logica een " 1 " a a n ingang 12. Deze " 1 " en d e zojuist gearriveerde "0" hebben weer een logisch 1 a a n uitgang 11 tot gevolg, waardoor transistor T1 in verzadiging wordt

Figuur 1. Schema van de luxe temperatuurbewaker met een relais dat bijvoorbeeld een sirene of een lampje kan sturen.

Onderdelenlijst R1 = R2 = R3 •> R4,R5 R6 = P1 = C1 = C2 = D1 = T1 = IC1 =

6,8 kQ 3,3 kQ 5,6 kQ = 10 kQ KTY 10, PTC (Siemens) 10-kQ-instelpotmeter 56 pF 10 M F/16 V 1N4148 BC547B CA3130E

IC2 = 4093 diversen:

gestuurd en het relais aantrekt. Omdat flipflops een bestaande toestand nu eenmaal net zo lang vasthouden totdat er iets a a n een van de ingangen verandert, blijft het relais net zolang aangetrokken tot men de schakeling met schakelaar S1 reset. Bij dit resetten doet men in feite niets anders d a n het opwekken van een kunstmatige "0" a a n ingang 8 van de flipflop. De basisprincipes van d e schakeling zijn hiermee besproken. Er blijft echter nog een voor het gebruik interessant detail over: de schakeling hoeft niet per se met een auto-akku gevoed te worden. Met 9 V (van een batterij of een voedinkje) lukt het ook wel. Opbouw

en

afregeling Figuur 2 laat zien, hoe de komponenten gemonteerd worden op een standaard print formaat 1. Is de schakeling bedoeld om in d e auto ingebouwd te worden, kan het relais direkt o p de print gemonteerd worden. Afhankelijk van d e toepassing is het misschien wel zinvol een paar langere kabels of soldeerstiften te gebruiken als "verlengsnoer". Ook R6, d e PTC, zal afhankelijk van de verschillende toepassingen niet altijd o p de print gemonteerd kunnen worden.

Bouwt men d e schakeling in d e auto in en betrekt men dus d e stroom van d e auto-akku, d a n kan het gebeuren dat 's nachts het alarmlampje gaat branden. Om er nu voor te zorgen dat de akku 's morgens niet leeg is (zo'n aangetrokken relais en lampje verbruiken altijd nog een paar milliampère), kan men beter in de basisleiding van transistor T1 een schakelaar opnemen waarvan het kontakt normaliter geo p e n d is. Verschijnt er dus een alarm-puls a a n d e uitgang van d e flipflop, d a n wordt deze opgeslagen en niet doorgelaten. De volgende morgen krijgt men met een druk o p de schakelaar de "opgeslagen" toestand van d e flipflop te zien: brandt het lampje, d a n vriest het. Zo'n schakelaar is natuurlijk ook handig, wanneer d e schakeling door een batterij gevoed wordt en o p een plaats hangt waar men slechts een paar keer per d a g komt. Bij een "diepvriesalarm" met sirene is d e schakelaar niet a a n te bevelen: u wilt toch direkt weten wanneer uw diepvries d e geest geeft. Bij dit soort toepassingen is het daarom beter een netvoedinkje te bouwen, waardoor er geen problemen door eventueel lege batterijen kunnen ontstaan. Anders d a n bij een vorstalarm, g a a t het er bij een "diepvriesalarm" om dat het

overschrijden van bijvoorbeeld - 1 8 ° C aangegeven moet worden. Daarom is het noodzakelijke R3 en R6 onderling te verwisselen. De afregel ing van de schakeling geschiedt, onafhankelijk van de toepassing, altijd met P I Wanneer men de PTC o p het vriespunt wil afregelen, legt men hem in ijswater. Daarbij moet erop gelet worden, dat d e aansluitingen g o e d geïsoleerd zijn met tape of tweekomponentenlijm. Wil men d e schakeling afregelen o p omgevingstemperatuur, neemt men water van 25°C. De afregeling van het "diepvriesalarm" is echter iets ingewikkelder. Omdat d e weerstandswaarde van de PTC bij 25°C 2 kS bedraagt en men ook d e weerstandswaarde bij — 18°C gemakkelijk met een multimeter kan meten, is alleen een kleine meetreeks nodig om uit te vissen hoe weerstandswaarde en temperatuur zich verhouden. Met een beetje rekenwerk vindt men zo ook de weerstandswaarde voor bijvoorbeeld —17°C. Tenslotte wordt P1 zó afgeregeld, dat het relais aantrekt. Ook als d e PTC bijvoorbeeld weer uit het ijswater g e h a a l d wordt, m a g het relais niet afvallen. Pas nadat de schakeling met S1 gereset wordt, neemt zij weer de oorspronkelijke toestand in en is zij opnieuw klaar voor gebruik.

S1 = eenpolige schakelaar Re1 = 12-V-relais, bijv. Siemens E-kaartrelais V23027A0002-A... 1 standaardprint formaat 1 geschatte bouwkosten zonder behuizing: f 25,—

Figuur 2. Komponentenop stelling voor de tentperatuurbewaker. Het is erg belangrijk dat u niet vergeet de dioden, eiko's en IC's korrekt te polen. De PTC is overigens ongepoold en heeft bij een temperatuur van 25 "C een weerstand van 2 kS.

©

O N

ob

r
FR *• o

I

oq

q

9

<

yqo

P1

elex -

3-33

•

#

t V.„

J.

f- : • >

"éjpl'crt »

'

't,

• ; * •

:

%

verkeerslichtinstallatie rood-geel-groen voor de modelbouwer De modelbouwer die z'n hobby een béétje serieus neemt, is niet tevreden voordat alles wat kan bewegen, ook daadwerkelijk beweegt. En voordat alles wat licht moet geven, ook schittert in de duisternis. (En als het helemaal af is, breekt-ie het weer af en begint opnieuw. . .) Om alles zo natuurgetrouw mogelijk te laten werken, is vaak heel wat elektronica nodig. Wij van Elex hebben dan ook flink de handen uit de mouwen gestoken! 3-34 — elex

Figuur 1. De verkeerslichtinstallatie bestaat uit aparte modules, die geheel naar eigen smaak in een kring worden gerangschikt.

\ ©

©

ÏNH

ÏNH

BLNK

BLNK

|Q

vertraging

^

5 V/300 mA

©

©

BLNK

BLNK

rt

—©

(NH

ÏNH

stoplicht

^

_L -O- * | i

©

besturing RESET

© II \ 1 1 ©

©

©

©

ÏNH

ÏNH

ÏNH

ÏNH

BLNK

BLNK

f

Zelfs de mooiste modelspoorbaan is niet kompleet als er behalve bergen (met tunnels natuurlijk) niet ook stations, huizen, bomen, straten met auto's en meer van dat soort details aanwezig zijn. En waar het treinverkeer bij wissels met seinen wordt geregeld, zo wordt het wegverkeer bij kruispunten met verkeerslichten in g o e d e banen geleid. Ook voor stoplichten geldt d e Eerste Wet van d e Modelbouwer: het moet er "echt" uitzien. Dat geldt d a n overigens niet alleen voor het uiterlijk, want dat lukt met LED's heel behoorlijk, maar ook de "lichtvolgorde" moet kloppen. En dat laatste krijgen we met een simpele relais* schakeling niet voor elkaar: daar hebben we de elektronica bij nodig.

Modules Omdat elke modelspoorb a a n een persoonlijke

stoplicht

kreatie is, die zich in vorm en opbouw doorgaans duidelijk onderscheidt van andere banen, kunnen we in negen van d e tien gevallen geen kant-en-klare stoplichtinstallatie gebruiken. Zo zal de één al tevreden zijn met een gewone "vierpuntsinstallatie" voor een standaardkruising; de ander heeft echter wat meer gevoel voor detail en heeft zebrap a d e n toegevoegd — en heeft dus ook voetgangerslichten nodig. Bovendien kunnen we op een b a a n tussen Nergenshuizen en Rommeldam een Tkruising tegenkomen — en d a n hebben we a a n de al eerder genoemde vierpuntsinstallatie helemaal niets als we die niet kunnen aanpassen. Alles bij elkaar genomen is er dus reden genoeg om te kiezen voor een flexibele, modulaire opzet, zodat ieder zijn installatie geheel naar eigen smaak en behoefte kan opbouwen. De Elexverkeerslichtinstallatie bestaat daarom uit vier

0

BLNK

•

BLNK

voetgangers- /, licht V

aparte logische eenheden, die in willekeurige volgorde en aantal a a n elkaar kunnen worden gehangen. Op die manier kunnen we d e meest "wilde" knooppunten in het verkeer de baas. De belangrijkste module is ongetwijfeld de besturingsmodule (figuur 1 en 2). Voor elke installatie (kruispunt) hebben we daarvan één exemplaar nodig. Daarnaast hebben we nog de stoplichtmodule, d e voetgangersmodule en de vertragingsmodule (waarmee we d e rood-fase kunnen verlengen). De afzonderlijke modules worden simpelweg in een kring a a n elkaar geregen — een gesloten signaalkringloop dus. Omdat d e modules slechts erg weinig stroom verbruiken, kunnen we voor de verbindingen gewone 5-aderige flatcable gebruiken.

Besturing (figuur 2) Deze eenheid vormt d e

<°)

basismodule. Hier gebeurt, na het inschakelen van de stroom, namelijk het volgende: C1 is in eerste instantie ontladen, en o p de ingangen van N1 staat 0 volt; de uitgang van N1 is dus "hoog". Gedurende ongeveer 5 sekonden, tot C1 via R1 is o p g e l a d e n , krijgt T1 een basisstroom zodat deze geleidt. De INH-lijn (INH = inhibit = onderdrukken; de streep betekent dat logisch nul d e aktieve toestand is) wordt door T1 naar massa getrokken, is dus logisch nul en aktief. Alle aangesloten modules zijn gedurende deze tijd niet aktief. De " 1 " van N1 geeft gelijktijdig d e rond N2 opgebouwde oscillator vrij. De BLNK-lijn (BLNK = blink = knipperen) schakelt d a n in een sekondenritme tussen massa en +5V. Het resultaat is dat bij alle stoplichtmodules de gele LED knippert, en d e rest van d e installatie niets doet. Na 5 sekonden g a a t de uitgang van N1 weer naar elex -

3-35

massa. De INH-lijn wordt " 1 " en d e BLNK-lijn wordt "0". Alle aangesloten modules zijn nu startklaar. Als gevolg van het omklappen van N1 krijgen d e ingangen van N3 via C2 gedurende ongeveer 1 sekonde een negatiefg a a n d e puls, met als gevolg dat T3 zolang spert en de stuurlijn (dat is die met het pijltje) " 1 " is. Na deze sekonde klappen N3, N4 en T3 weer om, en d e stuurlijn is weer "0". Deze laatste negatieve flank is voor d e volgende module (in pijlrichting) het startsein. Het is ook mogelijk om de bovenbeschreven gebeurtenissen met d e hand te starten door middel van de resetschakelaar S I

Voetgangerslicht (figuur 3) In figuur 1 hebben we als volgende eenheid het

voetgangerslicht getekend. We zullen nu dus een blik o p deze schakeling werpen. De negatieve flank op d e stuurlijn veroorzaakt gedurende vijf sekonden een "0" o p d e ingangen van N I Op d e uitgang van dit poortje staat dus gedurende deze tijd een " 1 " waardoor d e rode LED's doven en d e groene g a a n branden. Na verloop van 5 sekonden wordt d e uitgang van N1 weer "0". Nu wordt N2 2 sekonden lang " 1 " en geeft d e oscillator rond N3 vrij, welke de groene LED's laat knipperen. Dit is geheel volgens de Nederlandse situatie. Wie een "Duitse" b a a n wil hebben, kan eenvoudig de diodes D8 en D10 weglaten. N2 en omringende komponenten geven na een korte vertraging (tijdens welke d e voetgangers, net als in het echt, d e overkant van d e straat kunnen bereiken) een negatieve flank door

over d e stuurlijn, naar d e volgende module.

Stoplichtmodule (figuur 4) De stoplichtmodule bestaat in principe uit drie IC's van het type 555, die als monostabiele multivibrator zijn geschakeld. Een "0" o p de INH-lijn blokkeert d e rode en groene LED's, en een pulsvormig signaal o p d e BLNK-lijn doet d e gele LED's knipperen. In de rusttoestand (INH = "1", BLNK = "0", terwijl er nog geen negatieve flank als startsignaal o p d e stuurlijn is verschenen) lichten alleen d e rode LED's op, omdat de uitgangen van alle drie IC's (pennr. 3) "0" zijn. Als nu d e negatieve flank arriveert, d a n wordt pen 3 van IC1 gedurende één sekonde "1". Na een sekonde zakt het

5V

5V

®ff-

f

-f®

wkimmr

1N4148 ,,

-4

O*I In '10 V

1N4148

>P-

-ff* R5 10k

BC 547B

STANDBY RESET

F/guur 2. De schakeling van de besturingsmodule. Deze moet voor elke installatie éénmaal gebouwd worden.

lx 0 I

"R*0V2 /

Iff-

•4* I In MO V

(°>ff-

3-36 — elex

Figuur 3- Hei schema voor het voetgangerslicht. De module heeft LED's voor de lichten aan weerszijden van het zebrapad.

N1 ... N4 = IC1 = 4093

^0

Figuur 4. De schakeling voor het stoplicht. Ook hier LED's voor de twee stoplichten aan weerszijden van de kruising. De 10 kS-weerstand die met * is aangegeven, dient alleen om deze module apart te testen.

5V

5V

'VD2 groen

T R9 r * i

H 100k \-

^ R8 10k

^ BC 547B

R9 r

BC 547B

I 1)i '10V

D4~ f

0^

-0-® -05V

0 -

BC 557B

R7

3*)

C4

NI ... N4 = IC1 =4093 D3... D11 = 1N4148

IV, 1

10k

2p2 10 V

"®

M •M 12

HD-

o*-

•

INH

20-

*

2M2 10 V

4p7 10 V

BLNK

•t-

~0'

5V

5V

-0-©

R9 H100k h

T1 ... T4 = BC547B D4... D11 = 1N4148 BLNK

-** ÏNH

20-

0 O^HI

^ 2

©

RST

rna

I

©

4h

(2>^

1

©

Hh

C2 3iO/j

1

RST

TRQ

IC2 555

IC1 555

C1 3 2u2 •10 V

RST

*•

IC3 555

C3 3

1

4M7

•lOV

-**-© elex -

3-37

Onderdelen/ijst besturingsprint (figuur 2 en 6) R1...R3 = 1 MQ R4 = 100 Q R5,R7,R9,R10 = 10 kQ R6,R8,R11 = 1 kö Cl = 4,7 M F/10 V C2,C3 = 1 jiF/10 V CA = 2,2^F/10 V D1...D3 = 1N4148 T1,T3 = BC547B T2 « BC557B IC1 = 4093 1 IC-voetje, 14pens S1 = enkelpolige schakelaar 1 standaardprint formaat 1 Geschatte bouwkosten f 10,—

nivo op pen 3 weer naar "0" en IC2 wordt getriggerd. Pen 3 van IC2 wordt nu vijf sekonden lang "1", de rode LED's doven en de groene lichten op. Na afloop van de monotijd van IC2 wordt pen 3 weer "0" en IC3 wordt getriggerd. Pen 3 van IC3 wordt ongeveer 2,5sekonde lang "1",

d e groene LED's g a a n uit en d e gele a a n . Wanneer nu pen 3 van IC3 weer naar "0" gaat, branden alleen weer de rode LED's en krijgt d e volgende module een negatieve puls op d e stuurlijn. De tijdsduur van de verschillende fasen van het stoplicht kan worden veranderd door

Figuur 5. En dit is de vertraging. Deze module is nodig om overlappende rood-fasen te krijgen.

|4^ll5Ju5N'.J

Figuur 6. Zo ziet de besturingsprint eruit. De onderdelen zitten bepaald dicht op elkaar. Figuur 7. De "plattegrond' voor het voetgangerslicht.

3-38

elex

andere waarden voor C 1 . . .C3 te kiezen, waarbij een grotere waarde een langere tijd geeft. Om d e module apart te kunnen testen, brengen we d e 10 kQ-weerstand a a n die in het schema met een * is gemerkt. Het stoplicht wordt d a n a a n het werk gezet door de in-

Onderdelenlijst voetgangerslicht (figuur 3 en 7) R1...R3 = 1 MQ R4,R7,R8 = 10 kQ R5,R5',R9,R9' = 180 Q R6 = 100 kQ C1 = 4,7 ^F/10 V C2,C4 = 2,2 ^F/10 V C3 = 1 nF/10 V D1.D1' = LED rood D2,D2' = LED groen D3.. ,D9 = 1N4148 T1,T2,T4 = BC547B T3 = BC557B IC1 = 4093 1 IC-voetje, 14pens 1 standaardprint formaat 2 Geschatte bouwkosten f 12,50

g a n g even a a n massa te leggen.

Vertraging

(figuur

5)

Aangezien bij de kringschakeling van figuur 1 een module meteen a a n d e slag g a a t als de vori-

Onderdelenlijst verkeerslicht (figuur 4 en 8) R1...R3 = 470 kQ R4...R6,R8,R10,R12,R14 = 10 kQ R7,R7',R11,R11',R13,R13' = 180 Q C1,C7

= 2,2MF/10 V

C2 = 10jiF/10 V C3 = 4,7 jiF/10 V C4...C6 = 100 nF D1,D1' = LED rood D2,D2' = LED geel D3,D3' = LED groen D4.D6...D12 = 1N4148 T1...T4 = BC547B IC1...IC3 = 555 (D5 is vervallen)

Onderdelenlijst vertragingsprint (figuur 5 en 9) R1,R3 = 10 kQ R2 = 470 kQ

net zo g o e d uit een platte 4,5-V-batterij worden gevoed. Mochten er problemen rijzen, dan kan bij IC3 van figuur 4 en bij IC1 van figuur 5, een weerstand van 1 kQ van pen 3 naar de +5 V worden gelegd.

C1 = 2,2 /iF/10 V C2 = 1 JJF/10 V

C3 = 100 nF IC1 = 555 1 IC-voetje, 8pens 1 standaardprint formaat 1 Geschatte bouwkosten f 8,50

3 IC-voetjes, 8pens 1 standaardprint formaat 2 Geschatte bouwkosten f 20, •

g e net klaar is, kan het een fraaier resultaat geven als we een vertraging tussen d e modules aanbrengen, zodat de stoplichten langere gemeenschappelijke roodfasen hebben. Ook in het echt overlappen deze elkaar (opdat het kruispunt leeg is voordat er een licht o p

gatieve flank o p d e stuurlijn wordt met een vertraging van ongeveer een sekonde (bepaald door R1 en Cl) a a n de volgende module doorgegeven. Deze tijd kan desgewenst worden verlengd door grotere waarden voor C1 enfof FM.

groen springt). Omdat de voetgangersmodule z'n eigen ingebouwde vertraging heeft, hoeven we deze niet door een aparte vertragingsmodule te laten volgen. De vertraging is d e eenvoudigste module. Deze bestaat uit een enkel 555-IC dat als monoflop is geschakeld. De ne-

Bouw We moeten bijzonder zorgvuldig te werk g a a n bij het volbouwen van d e print voor de stoplichtmodule (figuur 8): het is daar behoorlijk dringen geblazen! De LED's zonder "accent" vormen samen één verkeerslicht; die met aksent zijn bedoeld voor d e tegenoverliggende zijde van d e kruising (als ze daar nodig zijn; bij een Tkruising kunnen ze natuurlijk worden weggelaten). Eén enkele module trekt nooit meer dan zo'n 60 mA a a n stroom, en dat nog maar af en toe. Voor een installatie als in figuur 1 is een 5-V-netvoedinkje dat 200 mA kan leveren, dan ook ruim voldoende. De hele installatie kan echter

Figuur 8. De print voor de verkeerslichten. Figuur 9. De vertragingsprint. elex - 3-39

videocassettes hoe gaan we er mee om?

Van videoapparatuur weten we dat de weergavekwaliteit staat of valt met de kwaliteit van de videoband. Hoewel videobanden toch degelijk zijn verpakt in een kunststof doosje, wil dat nog niet zeggen dat er al te zorgeloos mee mag worden omgesprongen. Ook videocassettes verdienen een "eerbiedwaardige" behandeling tijdens gebruik en opslag! Evenals een audiocompactcassette is een videocassette een opslagmedium dat informatie registreert en weergeeft. De magneetband is het technische hart van zo'n cassette. Het magnetisch opnemen van geluid werd in 1934 mogelijk, toen men d e eerste magneetband vervaardigde. Er bestaan nog steeds originele opnamen uit die tijd en de kwaliteit daarvan is in al I die jaren niet verminderd. 3-40 — elex

Hieruit blijkt, dat het gedurende lange tijd bewaren van banden magnetisch gezien geen problemen oplevert, al kan men wat betreft d e veel jongere videocassette natuurlijk nog niet op een dergelijke ervaring bogen. Bij alle vooruitgang die inmiddels o p het gebied van de oxyde-technologie is geboekt: nog steeds geldt dat alleen sterke magnetische velden d e magnetische l a a g van een b a n d

kunnen beïnvloeden. Zij kunnen d e o p een b a n d vastgelegde informatie veranderen en gedeeltelijk wissen. Het is daarom niet verstandig om magneetbanden in de buurt van elektromotoren, transformatoren of luidsprekers te bewaren. Videocassettes mogen daarom ook nooit boven op een televisietoestel worden gelegd! De kwaliteit van de mechanische delen van een cassette kan daarentegen

door ongunstige omgevingsfaktoren worden beïnvloed. Wat dat betreft is de temperatuur de grootste vijand. Wie zijn cassettes gedurende langere tijd op een vensterbank o p het zuiden laat liggen moet zich er niet over verbazen wanneer d e warmte van de directe zonnestralen het prestatievermogen van de cassettes in aanzienlijke mate negatief beïnvloedt. Een stijging van de tempera-

tuur van 20 naar 70°C bijvoorbeeld leidt ertoe, dat de wikkelingen van de b a n d uitzetten, waardoor er van binnen naar buiten toe krachten worden uitgeoefend o p de buitenste wikkelingen. Deze laatste zetten namelijk niet in dezelfde mate uit als de binnenste wikkelingen. Wanneer de b a n d d a a r n a weer afkoelt gebeurt het omgekeerde. Wordt een videocassette na zo'n temperatuurschommeling snel voorwaarts gespoeld, d a n kan het zogenaamde "plissé-effekt" (ook wel "cinching" genoemd) optreden. De losliggende wikkelingen worden aangetrokken en er ontstaan vele kleine vouwen dwars over de b a n d . De cassette kan dan nog wel worden afgespeeld, maar d e vouwen veroorzaken storingen in het beeld.

blemen veroorzaken. Wie 's winters met een cassette naar vrienden gaat om die opnamen te laten zien zou die cassette niet direkt in de recorder moeten zetten. Het is in dat geval raadzaam de cassette eerst weer op kamertemperatuur te laten komen. Wie een "ijskoude" cassette in een recorder legt kan met kondensatieeffekten worden gekonfronteerd. In dit verband geldt tevens, dat d e luchtvochtigheid zoveel mogelijk konstant dient te blijven. Dit is niet alleen 's zomers van belang, maar ook 's winters wanneer luchtbevochtigers worden gebruikt. Bij 20°C is 50-60% relatieve luchtvochtigheid ideaal voor het gedurende lange tijd bewaren van videocassettes.

geen stof in de cassettes kan komen moeten deze steeds in hun doos worden bewaard. Het plastic klepje dat d e v i d e o b a n d buiten de recorder tegen aanraking en stof beschermt, m a g nooit met de hand worden opengedrukt. Na o p n a m e of weergave dient de b a n d direkt te worden teruggespoeld en uit de recorder te worden genomen. Bovendien is het raadzaam om iedere b a n d , wanneer deze drie maanden niet is gebruikt, even heen en weer te spoelen. Op die manier wordt een eventueel uitzetten en krimpen van de wikkelingen gekompenseerd.

names zullen ook na langere tijd hun waarde behouden. En het is maar een kleine moeite. . . bron: BASF Nederland B.V., Arnhem.

Het zal voor de serieuze gebruiker van videocassettes niet al te veel moeite zijn om deze hints en tips in de praktijk uit te voeren. Dat is niet alleen kostenbesparend, maar unieke enfof zeldzame op-

Ook een sterke daling van d e temperatuur kan pro-

Waar moeten wij nog meer a a n denken? Om ervoor te zorgen dat er

Landelijke Radio Vlooienmarkt De jaarlijks door de VERON, afdeling 's-Hertogenbosch te organiseren Landelijke Radio Vlooienmarkt vindt plaats op zaterdag 15 maart 1986. Zoals gebruikelijk gebeurt dit in de "Brabanthallen" te 's-Hertogenbosch. De Vlooienmarkt is g e o p e n d van 09.00 tot 15.30 uur. De toegangsprijs bedraagt f 3,— per persoon. Er is ruim voldoende gratis parkeergelegenheid. De standhouders die op de Vlooienmarkt staan zijn veelal radio-zendamateurs die op deze markt hun overtollige spullen, waaronder natuurlijk ook gebruikte zendapparatuur, trachten te verkopen. Daarnaast wordt ook dumpmateriaal, nieuwe antennes, meetinstrumenten en elektronische komponenten a a n g e b o d e n . Gelet op het karakter van dit evenement wordt geen nieuwe zend- en ontvang-

meestal bedroevend. Verder dan wat komponenten uit het Philips- en Visatonapparatuur a a n g e b o d e n . programma gaat men Uiteraard is de verkoop daar doorgaans niet. Voor van illegale apparatuur produkten van fabrikanten eveneens verboden. als Audax, Focal, Vifa en De laatste jaren is gebleDynaudio — om er maar ken dat de Landelijke een paar te noemen — Radio Vlooienmarkt voorwas men tot voor kort ziet in een grote behoefte. eigenlijk aangewezen o p Het is inmiddels uitgetwee speciaalzaken, te groeid tot een echte d a g weten de firma's Remo te voor d e amateur. Voorburg en KLS in Borger. Veron, afd. 's-Hertogen- Daarom m a g het gerust een verheugende ontwikbosch, p/a Neptunushof 7, 5331 TS Kerkdriel (X244 M) keling worden genoemd dat dit aantal nu is uitgebreid tot drie. Enkele maanden geleden is in het Brabantse Oss namelijk een nieuwe speciaalNieuwe luidsprekerzaak geopend, welke de speciaalzaak veelzeggende naam "Speakerland" heeft meeWe horen luidsprekerzelfgekregen. Deze firma gaat bouwers nogal eens klaer prat op de luidsprekergen over de slechte zelfbouwer een zeer komverkrijgbaarheid van de pleet programma te kunbenodigde materialen en nen aanbieden, waarin uit ervaring weten we dat alle benodigde materiadat niet ten onrechte is. Er len en zelfbouwmerken zijn weliswaar genoeg zijn vertegenwoordigd. Boelektronica-zaken in ons vendien — en dat is uniek land, maar de keuze al— biedt men de mogelijkdaar aan luidsprekerchasheid om zelfbouwboxen sis en filteronderdelen is

eerst uitgebreid te testen en te vergelijken. Verschillende zelfbouwprojekten staan kant-en-klaar gereed voor demonstratie en er is meetapparatuur aanwezig waarmee men zijn luidsprekerbox kan (laten) doormeten. Eventueel kunnen b e n o d i g d e modifikaties ter plekke worden doorgevoerd. Ook aspirant-ontwerpers kunnen beschikken over deze meetapparatuur, alsmede over een computer met programma's voor o.a. kastberekening volgens Thiele-Small (met gesimuleerd frekwentieverloop), scheidingsfilterberekening, luidsprekerparameterbepaling etc. etc. Wij wensen de nieuwe firma veel sukses. N.B. Ook de onderdelen voor de elders in dit nummer beschreven zelfbouwbox "Comperior 3" zijn bij Speakerland te krijgen. Speakerland Smalstraat 21 5341 TW Oss tel: 04120-47650

(X245-M) elex -

3-41

batterijsparende LED LED's zijn mooie en iedereen het over veel stroom, en dat vaak duidelijk te knipperschakeling

Vooral in zelfbouwschakelingen zijn indikatie-LED's vrijwel onmisbaar. Niet omdat ze echt nodig zijn (de gebruiker weet toch wel of het a p p a r a a t al d a n niet aanstaat), maar o m d a t ze o p een effektieve manier de a a n d a c h t kunnen afleiden van een niet al te fraai in elkaar geflanste behuizing. Een frontplaat met één of meer LED's is nu eenmaal per definitie mooier d a n een frontplaat zonder LED's. Een recent psychologisch onderzoek in de Verenigde Staten heeft uitgewezen dat LED's een kalmerende (en soms zelfs licht hypnotiserende) uitwerking hebben op gebruikers van elektronische apparatuur. De oorzaak hiervan schijnt te zijn gelegen in het feit dat de Figuur 1. Met behulp van deze schakeling kan de indikatie-LED (D3) een duidelijk lichtsignaal geven bij een minimaal stroomverbruik: minder dan 1 mA. Vergelijk dat maar eens met de 25 mA, die een konstant brandende LED konsumeert! Dank zij de traagheid van het menselijk oog worden de korte lichtflitsen toch heel duidelijk waargenomen. Op die manier kunnen uit een batterij gevoede apparaten worden voorzien van een indikatie-LED zonder dat de batterij te maken krijgt met een ernstige "energiekrisis". De schakeling kan heel klein worden gebouwd, zodat er altijd wel een plaatsje voor te vinden is. 3-42 -

elex

soms nuttige komponenten, daar is eens. Maar ze verbruiken ook vrij is aan de levensduur van batterijen merken. Onze energievriendelijke maakt radikaal een einde aan die verspilling.

meeste mensen niet het minste idee hebben van wat zich in het inwendige van die apparaten afspeelt. Dat maakt onzeker. De dieprood stralende LED (groene en gele werden vanwege d e fletsere kleur wat minder gewaardeerd) stelt ze gerust: dat ding brandt, dus het a p p a r a a t is in orde. Bij vergelijkende luisterproeven met absoluut identieke versterkers werd de geluidskwaliteit van exemplaren met LED's o p d e frontplaat duidelijk hoger aangeslagen. Fabrikanten van geluidsapparatuur wisten dat overigens allang. Nu is het zo, dat een brand e n d e LED gemiddeld zo'n 25 mA "trekt". Voor batterijgevoede schakelingen is dat heel wat. Zelfs bij de batterijen verslin-

d e n d e draagbare cassettespeler komt ongeveer 10%van het stroomverbruik op rekening van d e LED. Bij zuiniger apparatuur is dat percentage nog flink wat groter. Alle reden dus om daar iets a a n te g a a n doen. Een voor d e hand liggend e oplossing zou zijn, de LED te laten knipperen: dat scheelt al de helft in het stroomverbruik. Natuurlijk is onze oplossing nog veel slimmer. De "truuk" die wij toepassen, heeft te maken met de traagheid van het menselijk oog. Wij zien bijvoorbeeld een kompleet televisiebeeld, terwijl er in werkelijkheid niets anders is d a n één lichtstip, die met enorme snelheid over het beeldscherm crosst. Een kortdurende lichtflits wordt door

1

R2 22k

het o o g even vastgehouden en lijkt daarom veel langer d a n hij in feite is. Wij laten de LED dus telkens even opflitsen; dat reduceert het energieverbruik tot enkele procenten van wat een konstant brandende LED nodig heeft. Natuurlijk is daarvoor een kleine elektronische schakeling noodzakelijk; het stroomverbruik daarvan is echter te verwaarlozen, omdat er gebruik is gemaakt van een CMOS-IC.

Het

schema

In figuur 1 zien we drie LED's. De LED die moet opflitsen, is D3. De andere twee zijn gele LED's en ze hebben géén lichtgevende funktie: er loopt maar heel weinig stroom door6...10V

^0

r-öEJ D1,D2 = LED geel D3 = LED rood N1 . . . N 4 = I C 1 =4011 C1

I—f

L

oM

R3I.X

T1

14

N1

47(i WV

N2

Vio

N3

N4

R4 1k

BC517

13

R1

8_

86603X1

*K2)

Figuur 2. Alle komponenten vinden ruim plaats op een Elex-print formaat 1. Als de te kontroleren schakeling niet te ingewikkeld is, kan die misschien op de andere helft van de print worden gemonteerd.

Onderdelenlijst

^JMi

R1 = 1 MQ R2,R3 = 22 kQ R4 = 1 kQ C1

ML >/>/.•// *

heen. Ze doen dienst als diode en ze zijn voor die taak uitgekozen o m d a t ze een veel hogere drempelspanning hebben d a n gewone dioden. De NANDpoorten N1 tot en met N4 zijn als inverters geschakeld. De uitgang van een inverter heeft een spanningsnivo, dat tegengesteld is a a n dat van de ingang. Omdat het aantal inverters even is, heeft d e uitgang van N4 hetzelfde nivo als de ingang van NI Op het moment dat de schakeling wordt voorzien van de voedingsspanning, begint C1 zich via R2 o p te laden. De ingang van N1 ligt via R1 a a n massa.

*

De uitgang van N4 is dus ook "laag", zodat d e Darlington-transistor T1 gesperd is. De spanning over C1 stijgt, totdat o p een gegeven moment de som van de drempelspanningen van D1 en D2 wordt overschreden. Er gaat een kleine stroom lopen door D1, D2 en R1. De ingang van N1 wordt daardoor "hoog", d e uitg a n g van N4 dus ook. Daardoor wordt T1 opengestuurd, zodat de kondensator zich via D3 kan ontladen. Er loopt d a n gedurende een zeer korte tijd een stroom van ongeveer 100 mA door de LED, wat resulteert in een lichtflits. In normale omstandig-

MAiïKT-INFG Nieuwe superlijm van Bison De makers van Bison Lijmen introduceren een nieuwe sekondenlijm. De dikke broer van Bison Super-Lijm zoals ze hem in Goes noemen, heet officieel Bison Super-Lijm EXTRA. Is de "gewone" dunne

Super-Lijm alleen geschikt voor allerlei keiharde materialen (kunststoffen, steen, metalen, glas e.d.), de nieuwe Bison Super-Lijm EXTRA wordt gerekend tot d e universeellijmen en is daarmee ook geschikt voor poreuze materialen zoals porselein, aardewerk, leer, skai, hout. In tegenstelling tot dunne

=

47/JF/16 V

T1 = BC517 (Darlington) D1,D2 = gele LED (zie tekst) D3 = rode LED IC1 = 4011 1 Elex-print, formaat 1 Geschatte bouwkosten zonder batterij, behuizing en montagemateriaal: f 10,—

heden is 100 mA dodelijk voor een LED. Een zeer korte overbelasting kan echter geen kwaad, als de LED erna maar even de gelegenheid krijgt om af te koelen, en dat is hier het geval. Als de lichtflits voorbij is, is d e kondensator weer (vrijwel) leeg en d a n zijn we weer terug o p ons uitgangspunt. De weerstand R3 in het voedingscircuit van het IC brengt het stroomverbruik nog wat verder terug; CMOS-IC's werken al vanaf ongeveer 3 volt. De ingangsspanning, waarbij d e 4011 omschakelt van "hoog" naar " l a a g " of omgekeerd, ligt niet helemaal vast: die

kan van fabrikaat tot fabrikaat en van exemplaar tot exemplaar verschillen. Het kan dus gebeuren dat de schakeling niet meteen werkt. In dat geval zal enig experimenteren met D1 en D2 wel resultaat opleveren. Misschien moet er een gele LED bij. De LED's kunnen ook worden vervangen door een aantal (ca. 5) in serie geschakelde siliciumdioden (1N4148). Verder zal de montage weinig problemen opwerpen. Het is a a n te bevelen, voor IC1 een voetje te gebruiken; let daarbij wel o p de inzetrichting van het IC!

Super-Lijm vloeit Bison Super-Lijm EXTRA niet uit. Een druppel blijft zitten waar hij wordt aangebracht. Zelfs op vertikale oppervlakken of boven het hoofd. Met deze dikke Super-Lijm is het schoner werken. Geen geknoei meer op vingers en geen lijm meer o p plaatsen waar niet gelijmd hoeft te worden. Een veilig idee is dat Bison Super-Lijm EXTRA net als z'n dunnere broer,

is verpakt in een opbergkoker met kinderveilige dop. Bison Super-Lijm EXTRA kost f 6,90 en is overal verkrijgbaar. Perfecta Chemie BV., Postbus 160, 4460 AD Goes, Tel. 01100-31944 (X241M)

elex -

3-43

RC-equalizer De aanpassing tussen een magneto-dynamisch element en de ingang van de korrektie-voorversterker laat soms te wensen over. Een optimaal resultaat kan echter met weinig middelen worden gerealiseerd. Transistoren en prints zijn niet nodig. Wel enig experimenteerwerk. MD-elementen moeten met een zeer specifieke impedantie (R parallel a a n C) worden afgesloten; als a a n die voorwaarde niet voldaan wordt, zal de frekwentiekarakteristiek geen recht verloop hebben. Deze afsluitimpedantie is vastgelegd in een DIN-norm en bedraagt 47 kQ parallel a a n 400 pF. Dat is dan prima geregeld, zou men denken. Maar deze normen zijn uitsluitend b e d o e l d als richtlijnen en het staat iedereen vrij om andere waarden te hanteren. Al naar g e l a n g het fabrikaat worden afsluitweerstanden aanbevolen van 33 kQ tot 100 kQ en kapaciteitswaarden tussen 80 pF en 1 nF. Bovendien is gebleken dat de industrie zich (om fabrikage-technische redenen) niet altijd houdt a a n de opgegeven waarden. Om dit probleem o p te lossen heeft het Elexlaboratorium de RCequalizer ontwikkeld. Een

draaitafel

eenvoudig maar bijzonder effektief hulpmiddel.

De

"schakeling"

Figuur 1 toont uit welke onderdelen dit hulpapparaatje bestaat. In een metalen kastje bevinden zich acht konnektor-chassisdelen: twee voor de ing a n g , twee voor d e uitg a n g , en vier hulpaansluitingen. Dat is alles. De ingang en de uitgang zijn doorverbonden. Het kastje wordt opgenomen in de verbindingskabel tussen platenspeler en versterker. De stekers en de chassisdelen moeten van het cinch-type zijn; als dat nog niet het geval is, moeten de aanwezige stekers worden vervangen. Het doel van d e hulpaansluitingen is als volgt: in deze chassisdelen worden cinch-stekers gestoken die inwendig zijn voorzien van een kleine kondensator of een weerstand. Op deze wijze kunnen kondensato-

RC-equalizer

ren en weerstanden parallel geschakeld worden a a n de ingang van de versterker. Om een bromvrije werking te verkrijgen moeten de chassisdelen geïsoleerd in het metalen kastje worden gemonteerd. Gebruik hiervoor kunststof onderlegringen van een passende diameter. Verder wordt het kastje voorzien van een massa-aansluiting. In de ene aansluiting steekt men de massa-kabel van de platenspeler (meestal een afzonderlijke draad) en de tweede aansluiting dient voor de massaverbinding met de versterker.

Het instellen equalizer

van de

Nu hebben we dus een klein kastje waarmee men kondensatoren en weerstanden van elke gewenste waarde kan toevoegen. Maar d a n moeten we natuurlijk ook weten welke waarden de

juiste zijn. Even d e gebruiksaanwijzingen raadplegen; zo kunnen we immers n a g a a n welke waarden voor het element worden aanbevolen, en welke waarden de voorversterker van d e fabrikant heeft meegekregen. Maar juist hier doen zich problemen voor. Want wat moeten we doen als voor het element 50 kQ/250 pF vereist is, terwijl de versterker 47 kQ/330 pF aanbiedt? In d e eerste plaats is het mogelijk dat d e opgegeven waarden niet geheel juist zijn en bovendien moeten we ook nog rekening houden met de kabelkapaciteit. De enige afdoende oplossing voor dit probleem is meten! Voor dit doel dient men eerst via de vakhandel een testplaat a a n te schaffen. Deze plaat hoeft niet beslist de duurste te zijn, maar er moet wel een zogeheten "sweep" o p staan; dat is een toon waarvan de frekwentie

(voor-)voorversterker

MD/MMingang

,•

M—J?

Wl -44 — elex

Figuur 1. De RC-equalizer. Omdat het apparaat slechts bestaat uit een kastje, acht cinch-chassisdelen, vier hulpstekers en een massaaansluiting, is deze zelf bouwequalizer veel goedkoper dan de exemplaren die kant en klaar verkocht worden.

1N4148

a Figuur 2. Met deze meetschakeling kunnen de hoogste tonen nog exakt gemeten worden. De schakeling wordt parallel geschakeld aan de luidsprekers. Foto. De RC-equalizer in een oude tabaksdoos. Beneden (in het midden) de signaalkabel van de draaitafel; aan weerszijden daarvan de vier hulpstekers waarin zich de weerstanden RK en de kondensatoren Cx bevinden. De bovenste cinch-kabel voert naar de MD-ingang van de voorversterker. Geheel boven bevindt zich de massaaansluiting. Houd de kabels zo kort mogelijk!

kontinu verandert, meestal tussen 50 Hz en (bij voorkeur) 20 kHz. Deze toon moet sinusvormig zijn; ruis is als testsignaal minder geschikt. Als de plaat uitsluitend testtonen met vaste frekwenties (op tertsafstand) bevat, zal het d a a r m e e ook nog wel lukken. Verder zijn de volgende hulpmiddelen nodig: de meetschakeling volgens figuur 2 en een doodgewone analoge voltmeter voor gelijkspanning (meetbereik al naar gelang het ingestelde uitgangsvermogen). Als de meetopstelling voltooid is en ook de RC-equalizer is aangesloten, kan men met het instellen beginnen. 1. Klankregeling recht of (indien mogelijk) uitschakelen. 2. Filters ("subsonic" en "loudness") in de stand "off". 3. Meetschakeling (zie figuur 2) verbinden met de luidsprekeruitgang.

4. Plaat met d e sweep opzetten en de draaitafel starten. 5. Stel het volume zo in dat o p d e voltmeter een uitslag ontstaat die g o e d afleesbaar is. 6. Mocht nu blijken dat ook bij hoge en zeer hog e tonen d e uitslag van de meter min of meer konstant blijft (± 15% van de waarde die bij de lag e tonen bereikt wordt) d a n is de aanpassing reeds optimaal. In dat geval is de RC-equalizer dus overbodig. Als echter de uitslag bij stijgende frekwentie duidelijk toeneemt, moet men de procedure voortzetten bij punt 7. Het kan natuurlijk ook zijn dat de uitslag afneemt; lees in dat geval verder bij "Nog even volhouden!". 7. Nu beginnen we met d e feitelijke afregeling. In d e cinch-stekers soldeert men kondensatoren en weerstanden, te beginnen met kleine waarden voor

C (vanaf 120 pF) en hoge waarden voor R (1 MQ). Nadat de stekers met de kondensatoren en de weerstand in de hulpaansluitingen zijn geplaatst, kan de sweep opnieuw worden gestart. Als de meter aangeeft dat de gewenste verbetering nog niet bereikt is, proberen we het nog eens met andere waarden voor R en C. Zo bepaalt men proefondervindelijk bij welke waarden van R en C de meest vlakke frekwentiekarakteristiek ontstaat. Houd er echter rekening mee dat R en C eikaars werking ook onderling beïnvloeden.

Nog even volhouden Als de frekwentiekarakteristiek tijdens het experimenteren met d e RC-equalizer alleen maar slechter wordt, zal men de versterker moeten aanpassen. Deze ingreep is eenvoudig en niet schadelijk

voor d e versterker. Men dient echter wel a a n de hand van het schema te bepalen of de versterker voor aanpassing geschikt is. Zo niet, dan heeft men een ander MD-element nodig, dat beter bij de versterker past. De ingreep heeft tot doel de impedantie van de versterker voldoende hoog te maken, zodat men met behulp van d e equalizer d e impedantie weer tot d e gewenste waarde kan verminderen. Als uit het schema blijkt dat d e MDingang via een weerstand (en soms ook een kondensator) rechtstreeks met d e massa verbonden is, heeft men geluk, want in dat geval kan de versterker worden aangepast. De weerstand (meestal 47 k£2) wordt vervangen door een exemplaar van 120 kQ, en d e kondensator dient men te verwijderen. Regel de equalizer nu opnieuw af zoals onder punt 7 beschreven is. elex — 3-45

kursus ontwerpen

deel 17 Wanneer we even terugdenken aan deel 16 van deze kursus, dan herinneren we ons dat spoelen de neiging hebben om stroom die eenmaal vloeit te behouden — ook na het uitschakelen van de stroombron. Ter illustratie nog een keer het watermodel van de spoel. De waterstroom in de spoel vloeit nog een tijdje, ook als de kraan al is dichtgedraaid.

Spoelen en wisselstroom Omdat spoelen traag reageren, verzetten zij zich tegen wisselstromen: Ze hebben een wisselstroomweerstand. Hoe hoger de frekwentie van de op een spoel aangesloten wisselstroom, des te meer verzet een spoel zich er tegen — de wisselstroomweerstand neemt dus toe naarmate de frekwentie stijgt. De zelfinduktie speelt daarbij natuurlijk ook een rol, waardoor de formule voor de wisselstroomweerstand van een spoel er als volgt uitziet: XL

2 • n • f • L

waarbij u staat voor het getal pi (3,14...), f voor de frekwentie (in Hz) en L voor de zelfinduktie (in H). De uitkomst van de formule is de wisselstroomweerstand (impedantie) in ohm. Een rekenvoorbeeldje: Men moet bijvoorbeeld de wisselstroomweerstand weten van een spoel van 1 mH bij 1 MHz. De formule ziet er dan als volgt uit: XL = 2 • Ti • 1.000.000 Hz • 0,001 Hz = 6,28 • 1000 Q = 6280 Q

spoel

Net als bij kondensators moet de wisselstroomweerstand goed gescheiden worden gehouden van het gelijkstroomgedrag. De gelijkstroomweerstand van een spoel bestaat alleen uit de weerstand van de koperdraad — bij zo'n spoel van 1 mH misschien 5 Q. Hierdoor zijn spoelen goed te gebruiken om gelijk- en wisselstromen van elkaar te scheiden: gelijkstromen worden doorgelaten en wisselstromen gesperd.

:stroom gelijkstroi

\)\^/~

jnrwvw

< *

gelijkstroom

" 0

-o

o

Een spoel als gelijkstroomfilter is bijvoorbeeld te vinden in de voeding van hoogfrekwenttrappen. Door de spoel, men spreekt vaak ook van een smoorspoel, vloeit alleen de voedingsgelijkstroom. Ze verhindert dat hoogfrekwente storingen uit de voeding de HF-trap bereiken en omgekeerd — voor hoogfrekwent heeft zij namelijk een hoge weerstand.

voeding

H&

L

HE)"

Wat de stroom betreft, is een spoel behoorlijk traag. Dit in tegenstelling tot de spoelspanning. Draait men bijvoorbeeld in het watermodel de kraan plotseling helemaal dicht, dan ontstaat daar een behoorlijke druk door de stroomsnelheid die het water nog heeft. Deze waterdruk komt overeen met de spoelspanning, die, zoals we in het vorige deel gezien hebben, bijzonder hoog kan zijn. 3-46 — elex

Smoorspoelen kunnen natuurlijk ook minder hoogfrekwente storingen sperren, zoals bijvoorbeeld "brom", maar dan moet voor een overeenkomstig hoge zelfinduktie gekozen worden. Spoelen met hogere zelfinduktie zijn meestal echter duurder en groter in omvang, waardoor men voor het smoren van "brom" liever elektrolytische kondensators gebruikt. Strikt genomen is de tekening in figuur 2 niet korrekt: Omdat de spoel geen wisselstroom doorlaat, kan ook geen wisselstroom de spoel in. Wèl kan men de schakeling samen met een gelijkspanning aansluiten op een w\sse\spann/ng.

Kondensator

spoel

wisselspanning

gelijkspanning - >

o

4

O

Bij het opladen stijgt de spanning gelijkspanning

+ wissel spanning

-O

O

Spoelen bezitten voor gelijkspanning nauwelijks weerstand en daarom is de gelijkspanning voor en achter de spoel ook (bijna) gelijk. De wisselspanning wordt echter niet doorgelaten en blijft over de spoel staan. Dit onderscheidingsvermogen van spoelen kan men bijvoorbeeld gebruiken aan de ingang van een onlvanger.

de stroom

De geladen toestand blijft behouden bij geopende aansluitingen kortsluiting Geen snelle veranderingen mogelijk van de stroom de spanning Snel veranderen kunnen zich de spanning

de stroom De wisselstroomweerstand is

laag

hoog De wisselstroomweerstand wordt bij toenemende frekwentie

lager

hoger

Het gelijkstroomgedrag: sperren (ideaal °° Q) geleiden (ideaal 0 Q) gsiijkspanning •

0/-JT

Formule voor de wisselstroomweerstand:

wisselspanning

Xe =

1 2 • Ti • f • C

XL

= 2 • n • f •L

De faseverschuiving bij sinusvormige wisselspanning bedraagt: De door de antenne opgevangen wisselspanning staat hier over de spoel, dat wil zeggen aan de ingang van de ontvanger. De spoel beïnvloedt de ontvangstspanning dus niet. Gelijkspanningen die door statische ladingen op de antenne ontstaan, worden echter wèl doorgelaten en naar massa kortgesloten. Met deze kunstgreep beschermt men de bijzonder gevoelige FET's van moderne ontvangsttrappen. Spoel en kondensator Het is u natuurlijk al opgevallen dat spoelen en kondensators in zekere zin "familie" van elkaar zijn. In de tabel zijn hun typische kenmerken samengevat. Alleen het begrip faseverschuiving in de laatste twee regels van de tabel is nog niet uitgelegd. Wanneer men een wisselspanning o p een spoel aansluit, is d e wisselstroom kleiner dan verwacht vanwege de wisselstroomweerstand. De sinusvormige stroom die ontstaat bij een aangelegde sinusvormige spanning ijlt na (1A periode vertraagd) op de spanning.

90°

90° Daarbij komt de sinusvormige stroom

voor

na de sinusvormige spanning

De spanning kan ongehinderd toenemen, maar de stroom volgt slechts aarzelend. Na een sinusvormige spanning kan de stroom niet plotsklaps dalen tot nul. Bij een geleidelijke afname van de stroom geeft de spoel een spanning af, en wel omgekeerd aan de induktiespanning. Dit geheel herhaalt zich steeds bij iedere sinus en het totaalbeeld van de faseverschuiving ziet er dan uit als geschetst in figuur 6. (wordt vervolgd)

spoelspanning

spoelstroom

elex -

3-47

KOMPONENTEN Weerstanden

Hoeveel o h m en hoeveel farad?

Meetwaarden

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

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

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

! 1

1

i1

1 i

V

i

\

Ie kleur

C(jf er

zwart

-

bruin

1

1

2e (l cijfer

\ -

-

0

± 1%

rood

2

2

00

oranje

3

3

oóo

geel

4

4

0000

groen

i

5

00 000

blauw

6

6

000000

-

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

goud

-

-

zilver zonder

tolerantie in%

nullen

±2%

±0.5%

-

xO.I

±5%

xO.01

± 1(1%

-

± 20%

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

p n p m k M G

= = = =

(pico) (nano) (micro) (milli) Ikilo) (Mega) (Giga)

= = = = « =

10"'2 10"9 to-6 10"3 103 106 109

= = = ^ = =

een miljoenste van een niljoenste een miljardste een miljoenste een duizendste duizend miljoen miljard

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 4/u7= 4,7 M F = 0 000 0047 F

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

0

ingang uitgang massa chassis aan nul

Kondensatoren zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 ^F, dus tussen 1 1 (- „ „ . „ F en F). De waarde is 1.000.000.000.000 1.000.000 op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; M 03 = 0,03^F = 30 nF; 100 p (of n100 of n1) = 100 pF De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is opgebouwd: f 0,40 tot f 1,50.

Hh

lichtnet aarde

draad (geleider)

^

verbindingen

_

kruising zonder verbinding

-2"

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

P:

Ü

HO-

afgeschermde kabel

schakelaar (open)

JH o

-f Elektrolytische kondensatoren

Potentiometers

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

drukknop (open) aansluiting (vast) aansluiting (losneembaar) meetpunt gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoelige weerstand

koptelefoon

luidspreker

spoel

Variabele kondensatoren instelpotmeter

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

"f"

spoel met kern

transformator

relais (kontakt in ruststand)

potentiometer (potmeter) draaispoelinstrument gloeilamp neonlampje

stereopotmeter 3-48 — e l e x

variabele kondensator

zekering

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

r©-®— _l

6V

+¥

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

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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

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

E

| "

T B

""

1

kolliktor

l I

1 NPN

©1

•mittar

NPN-transistor

buil

koltektor

/ | / \

—rk

J

PNP

( + ) | wnitttr PN P-transistor

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

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

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

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

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

>0

?«

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

o H

•

4+

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

^IK^

Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN, NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens "Er", " 2 1", " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar én blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Elex

NEN

operationele versterker (opamp)

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

~TT)—

^

Fotodiode

*

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

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

•ët M N-kanaal J-FET

AND poort

1 s, Jo-NAND poort

Tl &

(NEN-poort)

P-kanaal J-FET

Andere aktieve k o m p o n e n t e n

OR-poort (OF-poortl

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

'3TJh

(EN-poort)

33-

NOR-poort (NOF poort)

3333-

XOR-poort (EX-OF-poort)

•+

1>

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)

elex - 3-49