This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
1 j # C12 = 1 nF C 1 3 . . . C 1 6 = 100 nF C17 = 470 pF/25 V C18 = 1 / J F / 1 0 V radiaal
D 1 . . . D 8 = 1N4148 D9 = 1N4001 IC1 = 4030 B
IC2,IC3 = 4046B IC4 = CA3130 IC5 = 7808 M1 = draaispoelmeter 1 mA
wijl R i l en C l l de integra¬ tor vormen om de gemid¬ delde spanning te bepalen, die door IC4 gebufferd wordt. Tenslotte vormen Ml en de voorschakelweerstanden R12 en PI de span¬ ningsmeter, die de gemiddel¬ de uitgangsspanning van de EXOR zichtbaar maakt. Aangezien de spanning die de meter aangeeft tussen 0 V en de voedingsspanning ligt, dienen we er voor te zorgen dat de schakeling vanuit een konstante span¬ ningsbron gevoed wordt. Door gebruik te maken van de welbekende spanningsre¬ gelaars uit de 78XX-serie is dit niet moeilijk. Zoals in het schema te zien is, schrijven we een 7805 voor, die een uitgangsspanning van 5 V levert. Dit kan de regelaar alleen als de in¬ gangsspanning minimaal 3 V hoger is, hetgeen ver¬ klaart waarom er 9 V aan¬ geboden dient te worden. Dit mag overigens een wisselspanning zijn (D9 als enkelzijdige gelijkrichter), maar natuurlijk kunt u ook een netsteker-adapter gebruiken. Diode D9 kan dan zelfs ver¬ vangen worden door een draadbrug.
Solderen en afregelen Voor de schakeling van de
fase-meter hebben we een print laten ontwerpen, waar van figuur 7 de layout toont. Hierdoor is het niet meer zo moeilijk om de me¬ ter op te bouwen, alleen dient u er op te letten dat de polariteitsgevoelige komponenten (dioden, eiko's en uiteraard de IC's) op de goede manier op de print gezet worden, terwijl u bo¬ vendien de draadbrugjes niet moet vergeten. Zit de schakeling in elkaar, dan kan PI na het aanslui¬ ten van de voedingsspan¬ ning afgeregeld worden. Hiervoor gaat u als volgt te werk: verwijder IC2 en IC3 (deze IC's moeten daarvoor wel in voetjes geplaatst wor¬ den), verbind de aansluiting van IC2 waar pen 3 in zat via een weerstand van 10 kQ met massa (pen 5) en verbind bij IC3 dit punt met + 5 V (pen 16). Als u dit gedaan hebt, is het nivo op pen 1 van N3 "laag" en dat op pen 2 "hoog". We weten nu dat de uitgang van deze EXOR ook "hoog' dient te zijn. Door nu PI te verdraaien, zorgen we er voor dat de meter volledig uitslaat en dus een faseverschil van 180° aangeeft. Wanneer vervolgens de bei¬ de weerstanden verwijderd worden en we de IC's weer in hun voetje steken, is de meter klaar om in een ge-
schikt kastje ingebouwd te worden.
60 90 1201
Gebruik Hierover valt niet veel te vertellen, omdat dit zeer eenvoudig is. Sluit de meter aan op de punten waartus¬ sen u het faseverschil wilt meten en gebruik een toongenerator om er voor te zorgen dat de frekwentie van de te meten signalen konstant blijft, maar toch op verschillende waarden in¬ gesteld kan worden. Als de meter goed is afgeregeld, zal de wijzer aangeven wat het faseverschil is. Zoals al gebleken is, kan de meter niet meer dan 180° aangeven, maar in principe meet hij tot 360°. Een fase¬ verschil van bijvoorbeeld 270° ziet de meter als 90°, want hij weet niet of eerst signaal A hoog is geworden en daarna B of omgekeerd. Dit is dus een nadeel van onze meter, maar wie een beetje ingeburgerd is in de theorie, zal al vrij snel kun¬ nen zien of de fase die de meter aangeeft groter of kleiner dan 180° is. (896056X)
® Figuur 8. Een voorbeeld hoe de meter te gebruiken is.
integrator: Schakeling die snelle schommelingen van de ingangsspanning uitmiddelt. Een integrator heeft meestal de vorm van een RC-netwerk; de dimensionering van de komponenten bepaalt de snelheid waarmee de uit¬ gangsspanning reageert op ingangsspanningsvariaties. Eigenlijk kan ook een akku of een bufferelko in een voeding be¬ schouwd worden als een integrator.
gieopslag, bufferen, timing en afvlakking. Philips breidt de bestaande De nieuwe elkds zijn 021-reeks elektrolytische 25 mm lang en hebben een kondensatoren met axiale kapaciteit oplopend van 47 aansluitingen uit met een •tot 1000 MF (± 20%). Hun nieuw type. Ondanks de spanningsgebied loopt van buitengewoon kleine diame¬ ter (maximaal 6,9 mm) heb¬ 6,3 tot 100 V. Ze bevatten een geëtste en geanodiseerben de nieuwe kondensato¬ ren een hoge kapaciteit, die de aluminium folie die zich bevindt in een aluminium te danken is aan het hoge bus met axiale aansluitdraCV-produkt van 6900 y.C. den van gesoldeerd koper. Door de beperkte diameter De folie is samen opgerold is de montagehoogte maxi¬ met een strook papier dat maal 6,9 mm, dus nog niet met het elektrolyt is geïm¬ de helft van de 14 mm die pregneerd. Ze worden gele¬ een elko met radiale aanverd op band, in dozen of sluitdraden vraagt. De kon¬ op spoelen. densatoren zijn geschikt voor mobiele en draagbare apparatuur, zoals afstandbe¬ Voor nadere informatie: dieningen, personenoproePhilips Nederland, pers, draagbare TV's en Components, Eindhoven, autotelefoons, voor het ver¬ telefoon 040-782754. vullen van funkties als ener¬
Nieuwe eiko's
elex - 10-17
balansindikator stereo-evenwichtsmeter Behoort u ook tot die mensen die altijd het gevoel hebben dat de balanspotmeter op de stereo-installatie net niet goed staat en dat het ene kanaal daardoor iets harder is dan het andere? Zo ja, dan hebben we hier de oplossing: een meetinstrument dat aangeeft of de balans korrekt is ingesteld. Op de meeste versterkers zit een zogenaamde balans¬ potmeter, waarmee het mo¬ gelijk is om het volume van de twee kanalen verschil¬ lend in te stellen. Voor een goed stereo-beeld is het na¬ melijk van belang dat de ge¬ luidssterkte die u uit beide boxen waarneemt even hard is. Uiteraard is daarbij de afstand tussen luisteraar en de twee luidspreker-boxen ook bepalend. Als u dus midden tussen de speakers zit, moet de balans zo in¬ gesteld zijn dat linker en rechter kanaal even hard zijn (dit geldt ook bij dat beroemde merk waar u niet in het midden hoeft te zit¬ ten). Als de twee luidspre¬ ker-boxen gelijk zijn, kun¬ nen we vrij gemakkelijk me¬ ten of aan deze voorwaarde voldaan wordt. In dat geval is immers de uitgangsspan¬ ning van het linker kanaal gelijk aan die van het rech¬ ter. Door die twee spannin¬ gen te vergelijken en met een drietal LÉD's aan te ge¬ ven of het nivo van het ene kanaal hoger is dan het an¬ dere of dat beide nivo's ge¬ lijk zijn, kunnen we in een oogopslag zien of de ba¬ lanspotmeter goed is in¬ gesteld. Eigenlijk kan dit al¬ leen indien de versterker op mono staat, omdat alleen dan de signalen van het lin¬ ker en rechter kanaal volle¬ dig identiek zijn. Zijn we echter niet zo kieskeurig en mogen er kleine verschillen tussen de beide kanalen zijn, dan kunnen we ook van een stereo-signaal een aardige balansindikatie krij10-18 - elex
gen. Er is namelijk zelden sprake is van een duidelijk nivo-verschil tussen links en rechts. Werk voor opamps Voor het vergelijken van spanningen zijn opamps perfekte bouwstenen en zo¬ als in figuur 1 te zien is, hebben we ook dankbaar gebruik gemaakt van deze komponenten. Denk nu niet dat alle gebruikte opamps als spanningsvergelijker ge¬ schakeld zijn, wat zoals we straks zullen zien, worden alleen A3, A4 en A5 voor deze taak ingezet. Voordat we echter gaan kij¬ ken de funktie van alle
opamps, beginnen we bij de voeding van het geheel. In het schema is te zien dat dit een normale 15-Vvoeding moet zijn en niet een symmetrische, zoals bij veel opamp-schakelingen gebruikelijk is. Toch behoort deze schakeling tot de kategorie waarbij een symmetri¬ sche spanningsbron wel ver¬ eist is en er is daarom een truuk toegepast om een kunstmatige nullijn te kreeren. Kijk maar naar opamp A6. Hiervan is de plusingang verbonden met een symmetrische spanningsde¬ ler, hetgeen betekent dat de spanning op deze aanslui¬ ting gelijk is aan de halve
voedingsspanning (is 7,5 V). Aangezien de opamp door de verbinding tussen zijn uitgang en de min-ingang volledig is teruggekoppeld, werkt hij als buffer, die de spanning 1 x versterkt en is daardoor de spanning op punt A ook 7,5 V Via R8, D l . . .D4, R 2 e n R 4 i s deze kunstmatige nul¬ potentiaal aangesloten op A l . . . A3, zodat de uit¬ gangsspanning van deze opamps rond deze spanning varieert. Ook A4 en A5 werken rond deze nullijn, ook al zou u dat niet met¬ een zeggen. Beide opamps zijn niet op de een of ande¬ re manier met punt A ver¬ bonden, maar in dit geval zorgt de uitgangs spanning van A3 voor het doorgeven van de nullijn. Om te verklaren wat de rest doet, beginnen we bij de in¬ gangen. Voordat de binnen¬ komende signalen van het linker en rechter kanaal de eerste opamps bereiken, wordt er eerst gelijkgericht met D l . . . D4 en gebufferd met C2 en C4, zodat er op de plus-ingang van Al en A2 een DC-spanning staat die afgeleid is van het nivo van het L- en R-signaal. Aangezien de twee opamps als buffer geschakeld zijn, staat de gelijkspanning ook op pen 7 en pen 1 van respektievelijk Al en A2. De derde opamp (A3) is als verschilversterker gescha¬ keld, waarvan de uitgangs¬ spanning bepaald wordt door het verschil van de spanning op de plus-ingang van A3 en de uitgangsspan-
Figuur 1. Opamps zijn perfekte spanningsvergelijkers en daar wordt in dit ontwerp dan ook dankbaar gebruik van ge¬ maakt. Toch worden niet alle opamps voor dit doel ingezet. Al, A2 en A6 zijn namelijk buffers.
D1...D4 = BAT85
ning van Al. Let wel: niet het verschil van de uit¬ gangsspanning van Al en A2, omdat deze laatste door R6 en R8 nog gedeeld wordt met een faktor 10/11. Deze deling van het signaal uit A2 is noodzakelijk om¬ dat A3 de spanning uit Al met een faktor 10 versterkt, terwijl de spanning uit A2 met een faktor 11 versterkt wordt, hetgeen door de de¬ ler teruggebracht wordt op 10. In feite is A3 dus de komparator die bepaalt of er verschil bestaat tussen het linker en het rechter kanaal. Zijn namelijk beide signalen gelijk, dan wordt de uit¬ gangsspanning van A3 ge¬ lijk aan het kunstmatige nulnivo van 7,5 V. Is echter het rechter kanaal sterker vertegenwoordigd dan het linker, dan zal de uitgangs spanning hoger zijn, terwijl in het omgekeerde geval de spanning juist lager is dan 7,5 V. Hoeveel hoger of la¬ ger het nivo op pen 1 zal zijn, hangt af van het ver¬ schil tussen linker en rech¬ ter kanaal. Een komparator met een venster In de uitgangsspanning van A3 is dan wel de balans¬
informatie verwerkt, maar er moet nog wat gebeuren voordat een van de drie LED's oplicht. Er dient na¬ melijk met een komparatorschakeling gekeken te wor¬ den naar drie verschillende toestanden (hoger dan 7,5 V, lager dan 7,5 V of ge¬ lijk aan 7,5 V). Een schake¬ ling waarmee dit uitstekend kan, is de zogenaamde venster-komparator, die bestaat uit twee komparatoren waarvan er een kijkt naar de mogelijkheid "hoger dan", terwijl de andere de toestand "lager dan" voor z'n rekening neemt. Er wordt dus niet gekeken naar "gelijk aan", hetgeen zou betekenen dat we in principe dus nooit een balans-aanduiding kunnen krijgen. Toch is dat moge¬ lijk. Leggen we namelijk de omschakelpunten van de twee komparators iets uit elkaar, dan ontstaat er een venster, waarbinnen de toestand "gelijk aan" ligt. Er zijn dan immers drie toestanden, namelijk: toestand 1; beide opamps geven aan dat de spanning lager is dan het referentienivo van de onderkant van het venster, toestand 2; één geeft aan dat de spanning hoger is dan de onderdrem¬
pel van het venster, terwijl de andere tot de konklusie komt dat de spanning lager is dan de bovenkant van het venster en tenslotte toestand 3; beide opamps geven aan dat de ingangs¬ spanning hoger is dan de bovendrempel van het venster. Met een getallenvoorbeeld zullen we dit ver¬ duidelijken. Stel dat beide opamps bij 7,5 V omklap¬ pen, dan is er geen "ruimte" om de toestand "gelijk aan" weer te geven. Pas wanneer de ene bij bijvoorbeeld 7,6 V reageert, terwijl de an¬ dere bij 7,4 V omklapt, is er een duidelijk middelpunt. Hoe een en ander in z'n werk gaat, toont het sche¬ ma. Te zien is dat A4 en A5 identiek aangesloten zijn, alleen ligt de referen¬ tiespanning voor A4 iets hoger dan 7,5 V en voor A5 iets lager dan 7.5 V. Ril, PI en R12 vormen na¬ melijk een spanningsdeler die twee spanningen rond 7,5 V levert (Ril en R12 zijn immers gelijk), waarbij het verschil bepaald wordt door de stand van PI. Met deze potmeter stellen we dus in feite de breedte van het venster in. Om te verklaren hoe de venster-komparator en de
sturing van de LED's werkt, gaan we er van uit dat de spanning op de plus-ingangen hoger is dan de referen¬ tiespanning op pen 9 van A4 (de spanning is dan uiteraard ook hoger dan de referentiespanning op pen 6 van A5). In dit geval is de uitgangs spanning van beide opamps "hoog". LED D8 hangt daardoor tussen de voedingsspanning en de ho¬ ge uitgangsspanning van A5 en door de zener (D7) staat er net niet genoeg spanning over de PN-overgang van de LED om deze te laten oplichten. Ook D9 zal niet branden, omdat deze om¬ sloten wordt door het "hoog"-nivo van A4 en A5. Alleen D10 zal branden, aangezien over deze LED en R15 de volledige uit¬ gangsspanning van A4 komt te staan. Daalt de ingangsspanning van de venster-komparator beneden de schakeldrempel van A5, dan is de uitgangs spanning van de beide opamps "laag", met als ge¬ volg dat nu alleen D8 zal branden, omdat de span¬ ning over de andere LED's nagenoeg nul is. Ligt de ingangsspanning er¬ gens binnen het venster, dan zal A4 tot de konklusie elex — 10-19
Onderdeleniijst R1,R3 = 10 MQ R2,R4 = 4,7 kö R5,R6,R9,R10. . R12 100 kQ/1 % R7,R8 = 1 MQ/1 R13...R15 = 1kQ P1 » 100 kQ instel C1..C4,C7 = 100 nF C5 - 220 nF C6 = 10 («F/16 V D1...D4 = BAT85 D5,D6 = 1N4148 D7 = zener 2,7 V/0,4 W D8. . .D10 = LED 1C1 = TLC272 IC2 = TLC274 geschatte kosten van bovenstaande lijst: f 17,50 F/guur 2. Gezien de nogal dun¬ ne banen, zult u de layout langs fotografische weg op de print moeten overbrengen.
komen dat de spanning te laag is om te schakelen de uitgangsspanning is dan "laag" - terwijl A5 juist wel omschakelt en z'n uitgang "hoog" maakt. Als u de lij¬ nen in het schema volgt, zult u zien dat over D8 en D10 nu geen spanning staat, terwijl D9 juist wel aangestuurd wordt. Deze LED brandt daarom ten te¬ ken dat er een zekere mate van balans is.
Bouw en testen Na deze theoretische ver¬ handeling wordt het de 10-20 - elex
hoogste tijd om de soldeerbout heet te stoken, maar voordat u dat kunt doen, zal er eerst geëtst moeten worden. De print waarvan de layout in figuur 2 is afge¬ beeld, is namelijk niet via de print-service te verkrij¬ gen. Gezien het groot aan¬ tal dunne spoortjes, kunt u het beste de layout langs fotografische weg op het printmateriaal overbrengen (eventueel laten doen). Is de print klaar, dan kan er met het monteren van de onderdelen begonnen wor¬ den. Let er bij het solderen
wel op dat u geen printbanen via tinbruggen met el¬ kaar verbindt en denk ook om de polariteit van de elko, de dioden en de LED's. Zitten alle komponenten op de print, dan kunt u de indikator gaan proberen. Sluit daarvoor een 15-V-voedingsspanning aan en draai PI bijna (!) geheel rechtsom (richting minimale weer¬ stand). Als alles goed is, brandt nu D9. Er worden immers geen signalen aan¬ geboden, hetgeen uiteraard een "balans-toestand" moet opleveren. Door nu met een
vinger een van beide ingan¬ gen aan te raken (we voe¬ ren dan een bromsignaal toe), dient de bij deze in¬ gang behorende LED te gaan branden. Gebeurt dit niet, dan eventueel PI nog iets linksom verdraaien. Helpt ook dit niet, dan is er iets mis en zult u een speuraktie moeten opzetten om de fout te ontdekken. Atregelen en gebruik Is de eerste test geslaagd, dan kan de schakeling inge¬ bouwd worden. U kunt hier-
Figuur 3. Wanneer u de balansindikator in een apart kastje onderbrengt, kan deze figuur gebruikt worden om het geheel een professioneel uiter¬ lijk te geven.
voor een apart kastje ge¬ bruiken waarin ook een aparte 15-V-voeding onder¬ gebracht wordt die ca. 15 mA kan leveren (eventu¬ eel een kopie van figuur 3 op het kastje plakken). Uiteraard is het natuurlijk ook mogelijk om de gehele schakeling in de versterker in te bouwen en gebruik te maken van de voeding in dit apparaat. Helaas worden de meeste versterkers met meer dan 15 V gevoed, maar als de spanning lager dan 30 V is, kan een 7815 gebruikt worden om een stabiele voedingsspanning voor de balansindikator te verkrijgen. Of u nu de schakeling wel of niet in een apart kastje onderbrengt, laten we aan u over. Wat in ieder geval wel moet gebeuren, is het aansluiten van de ingangen op de luidsprekeruitgangen van de versterker. Dit is na¬ melijk het gemakkelijkst be¬ reikbare punt waar een stereo-signaal staat dat door de balanspotmeter
Multifuse Hun uiterlijk is misleidend. Ze zien eruit als kleine kera¬ mische schijfkondensatoren, maar het binnenwerk bevat iets totaal anders. Bij deze nieuwe komponenten van de firma Bourns gaat het namelijk om elektronische, zelfherstellende zekeringen. De "multifuses", zoals de fa¬ brikant ze noemt, kunnen in de meeste toepassingen zondermeer een traditionele glaszekering vervangen. Ze zijn even betrouwbaar, ze doen in wezen hetzelf¬ d e . . . maar ze gaan niet stuk!
Hebt u dit gedaan, dan wordt het tijd om PI af te regelen. Allereerst draait u deze instelpotmeter bijna geheel rechtsom (dezelfde stand als bij het testen van
de schakeling). Sluit vervol¬ gens een mono-signaal op de versterker aan (bijv. de uitzendingen van de regio¬ nale omroepen of zet de versterker op mono) en ver¬ draai de balanspotmeter tot¬ dat LED D9 brandt. U ge¬ bruikt nu de maximale ge¬ voeligheid van de indikator, hetgeen wil zeggen dat de LED's bij de meeste stereo¬ signalen door de kleine ver¬ schillen tussen links en recht gaan knipperen. Wilt u de indikator ook bij stereo-signalen kunnen ge¬ bruiken, dan dient het venster dat met PI in¬ gesteld wordt, groter te wor¬ den. Dit gaat dan wel ten koste van de gevoeligheid, maar als u de instelling met zorg kiest, valt dat best mee. Voor de beste afrege¬ ling moet u als testsignaal een muziekstuk gebruiken waarbij het volume-verschil tussen linker en rechter ka¬ naal zeer klein is. Verdraai nu PI totdat het knipperen ophoudt en alleen D9 oplicht.
De werking van een gewone smeltzekering berust er op dat bij het overschrijden van de maximale stroom het draadje binnenin steeds he¬ ter wordt en tenslotte doorsmelt. De inwendige weerstand neemt daardoor eerst geleidelijk ietwat toe en wordt dan plotseling on¬ eindig hoog. De "tripping"karakteristiek van een multi¬ fuse vertoont een soortgelijk beeld. In koude toestand is de inwendige weerstand heel laag (minder dan 1 Q). Wanneer bij toenemende stroom de temperatuur stijgt, kruipt de weerstand
eerst geleidelijk omhoog, waarna hij in het gebied tussen 120 en 140°C plot¬ seling een sprong maakt van enkele ohms naar enke¬ le megaohms. Het bijzonde¬ re is echter dat na het op¬ heffen van de overbelasting en het verstrijken van een korte afkoelingsperiode, de multifuse zichzelf automa¬ tisch reset. Theoretisch is deze zekering dus oneindig vaak bruikbaar; in de prak¬ tijk betekent dat enkele honderden keren. Behalve in elektrische en elektronische circuits, zijn de multifuses ook prima bruikbaar ter bescherming van kleine motoren, voedin¬ gen, transformatoren, ak-
beïnvloed kan worden (u zou ook de ingangen van de eindversterker kunnen nemen, maar daarvoor moet in het inwendige van de versterker gesleuteld wor¬ den). Afhankelijk van het uit¬ gangsvermogen van de ver¬ sterker en de geluidssterkte zult u de indikator via een spanningsdeler moeten aan¬ sluiten. De ingangsspanning van de schakeling mag na¬ melijk niet hoger dan 5 Veif worden. Bij versterkers van 10 W of meer kan het beste voor elke ingang een spanningsdeler gezet wor¬ den die bestaat uit een weerstand van 100 kQ en een van 10 kQ (10 kQ parallel over de ingang en 100 kQ tussen uitgang van versterker en ingang van in¬ dikator).
symmetrische voeding: Voedingsbron die ten op¬ zichte van de nul zowel een positieve als een ne¬ gatieve spanning levert, bijvoorbeeld plus 10 V en min 10 V. Het totale spanningsverschil tussen de plus en de min is dan
20 V.
ku's, etc. De multifuses zijn op het ogenblik al in een heleboel uitvoeringen lever¬ baar. De enkelstuks-prijs va¬ rieert zo tussen de twee en de vijf gulden. Voor inlichtingen: Texim Electronics BV., Post¬ bus 172, 7480 AD Haaks¬ bergen, tel. 05427-33333. elex -
10-21
buitenlamp met zonnecel-voeding gratis energie
De huidige schakeling is ontstaan uit de gedachte om eens wat meer belangstelling te wekken voor een van de weinige milieuvriendelijke en ook nog kosteloze energiebronnen die er op aarde zijn, namelijk het zonlicht. De schakeling uit dit artikel laadt overdag met behulp van een aantal zonnecellen een akku op. 's Avonds kan deze akku zijn energie weer afgeven, doordat er bij duisternis automatisch een gezellig tuinlampje ingeschakeld wordt. Met uitzondering van kern¬ energie, getijden-energie en aardwarmte zijn de meeste energiebronnen op aarde (indirekte) vormen van zonne-energie (we bedoelen zonlicht-energie; de getijdenwerking ontstaat namelijk door gravitatie-invloeden van de zon en de maan in kombinatie met de aard10-22 - elex
rotatie). Zo is bijvoorbeeld het verbranden van steen¬ kool of aardolie niets an¬ ders dan het opnieuw aan¬ spreken van heel lang gele¬ den opgeslagen zonneenergie. Andere energievormen, zo¬ als (rivier)water- en windkracht, zijn eveneens vor¬ men van zonne-energie. Im¬
mers: het water van een ri¬ vier dat voor het opwekken van elektriciteit gebruikt kan worden, is eerst ten gevolge van zonnestraling uit de laaggelegen zee verdampt en toen op een hoger gele¬ gen plaats gekondenseerd; de energie van het weer naar zee terugstromende water kan nuttig gebruikt
worden. Wie een windmolen ge¬ bruikt om elektriciteit op te wekken of een mechanische installatie aan te drijven, maakt gebruik van luchtstromingen die door de zonnewarmte en onderlinge ver¬ schillen in warmteabsorptie van de diverse delen van het aardoppervlak zijn ont-
Tabel 1.
staan. Aangezien de zon op een zomerse dag in onze stre¬ ken niet minder dan 1000 watt aan vermogen per vier¬ kante meter levert, is het bijna verbijsterend te noe¬ men dat er in Nederland en de omringende landen van deze geruisloze en milieu¬ vriendelijke energiebron nog zo weinig gebruik gemaakt wordt. Dat de overheid hier de laatste tijd, zij het aarze¬ lend, iets aan probeert te doen, moge blijken uit de subsidies tot zo'n 40 %, die in sommige gemeenten ge¬ geven worden als men een zonneboiler laat installeren. Door onbekendheid met de mogelijkheden die zonneenergie biedt, gaat dit soort ontwikkelingen echter onno¬ dig traag. Dat er over zonne-energie nogal wat misverstanden bestaan, blijkt ook wel uit de veel gehoorde opmerking dat het in Nederland meer waait dan dat er de zon schijnt en dat het gebruik van windmolens in deze streken dus rendabeler is dan het installeren van zon¬ nepanelen. Zodra men ech¬ ter verneemt dat een zonne¬ paneel zelfs op een bewolk¬ te dag nog water met een temperatuur van 60 graden Celsius kan leveren, draait men wat bij. Zelfs zonder warm-waterpanelen is het mogelijk om van zonne-energie te profite¬ ren. Men kan namelijk zijn huis voor een groot deel met zonne-energie verwar¬ men door het huis zodanig te ontwerpen en te oriënte¬ ren dat er aan de zuidkant
een grote glasoppervlakte is. In hoeveel gemeenten wordt er echter in de nieuwbouw¬ wijken al volgens dit princi¬ pe gebouwd? Vrijwel ner¬ gens, zodat de bewoners jaarlijks een paar honderd gulden te veel aan stook¬ kosten betalen. De extra hoeveelheden olie of aard¬ gas die als gevolg van deze miskalkulatie verstookt moeten worden, brengen ook een extra uitstoot van kooldioxide met zich mee; dit laatste verergert het at¬ mosferische broeikas-effekt. Hoewel er met direkte om¬ zetting van zonne-energie in warmte de grootste winst te behalen is, kan het voor al¬ lerlei toepassingen ook inte¬ ressant zijn om zonlicht in elektriciteit om te zetten. Daar met de huidige, in de handel verkrijgbare elektri¬ sche zonnepanelen rende¬ menten van maximaal 15% te behalen zijn, maar de kostprijs van dergelijke pa¬ nelen nog altijd aan de ho¬ ge kant is, worden zulke pa¬ nelen alleen toegepast op plaatsen waar geen andere mogelijkheid bestaat om aan elektriciteit te komen. Te denken valt hier aan licht- en radiobakens, kommunikatietorens, eenzaam gelegen telefooncellen, straatlantaarns enzovoort. Voor huishoudelijk gebruik treft men elektrische zonne¬ panelen meestal in bergach¬ tige gebieden aan waar elek¬ trische leidingen geheel ont¬ breken. De panelen dienen dan om (in kombinatie met een akku) halogeenspotjes en/of TL-lampen (met een omvormer) te laten branden,
beiastingsweerstand IQ)
spanning (V)
stroom (mA)
vermogen |mW)
1000 500 270 150 100 50 33 9,1
13 13 12 10 g 5,5 4,5
15 30 53 83 100 120 130 160
195 390 636 830 900 660 585 320
en voorzien eveneens de ra¬ dio en televisie van stroom. Voor precies dezelfde toe¬ passingen vindt men tegen¬ woordig elektrische zonne¬ panelen op de daken van boten en caravans. Voor het zwaardere werk, dus voor koken en verwarming, wordt er meestal op hout, olie of gas teruggevallen. De schakeling uit dit artikel is bedoeld om wat meer be¬ langstelling op te wekken voor zonne-energie in het algemeen. Het artikel be¬ handelt, omdat Elex nu een¬ maal een elektronica-blad is, geen warm-waterpanelen voor zelfbouw, maar een schakeling die met elektri¬ sche zonnepanelen werkt.
2
Figuur 1. Zonnecellen kan men in allerlei typen en afmetingen krijgen. Tabel 1. De door het paneeltje uit het prototype geleverde spanningen en stromen die er bij diverse belastingsweerstan¬ den optraden. Aan de hand van deze resultaten werd de vierde kolom berekend, met daarin het geleverde vermo¬ gen. Deze tabel werd tot de grafieken uit figuur 3 ver¬ werkt.
Elektrische zonnecellen De zonnecellen die te koop worden aangeboden (zie de foto in figuur 1), zijn elek¬ trisch identiek met de be¬ kende, uit P- en N-silicium opgebouwde silicium-gelijkrichtdioden. Als men over een diode die van een door¬ zichtige glazen behuizing voorzien is, een voltmeter aansluit (met de plus-klem aan de anode en de minklem aan de kathode) en de diode in het zonlicht houdt, dan slaat de voltmeter uit. Men meet dan een span¬ ning van enkele honderden millivolts. Men noemt dit verschijnsel, waarbij zonlicht de grenslaag tussen het Pen het N-silicium treft en daarbij in elektriciteit wordt omgezet, het foto-voltaïsche effekt. elex - 10-23
896129X
A1,A2 = IC1 = MC1458 B1 = zonnecel,9V B2 = akku,6V T1=TIP120/BD679 B
C
D3=stabistor,2V1
E
TIP 120
BD 679
Figuur 2. Overdag wordt de akku door de zonnecellen op¬ geladen; als het buiten vol¬ doende donker is, schakelt komparator Al de lamp in. In¬ dien de akkuspanning te laag wordt, of als er weer licht op de zonnecel valt, dan schakelt komparator A2 de lamp weer uit.
Om genoeg elektrisch ver¬ mogen te kunnen verkrijgen, worden zonnecellen veel groter uitgevoerd dan gewo¬ ne silicium-dioden. Zo kan een enkele zonnecel een doorsnede van zon 10 cm hebben. Uit zo'n zelfde ron¬ de plak mono-kristallijn sili¬ cium had men ook enkele duizenden gelijkrichtdioden kunnen maken. Mono-kris¬ tallijn silicium is silicium dat uit één enkel kristal bestaat. De atomen hiervan zijn alle¬ maal volgens hetzelfde re¬ gelmatige roostervormige patroon gerangschikt. Er bestaan echter ook zon¬ necellen die uit poly10-24 — elex
kristallijn silicium zijn opge¬ bouwd. Deze zijn te herken¬ nen aan het onregelmatige, uit meerdere vlakken be¬ staande kristal-patroon dat aan hun oppervlak duidelijk waargenomen kan worden. De struktuur van dit materi¬ aal is zodanig dat men zou kunnen spreken van meer¬ dere, in willekeurige richtin¬ gen tegen elkaar aangeperste kristallen. Halverwege de jaren zeven¬ tig slaagde men erin om nog een ander type siliciumcel te konstrueren. Een der¬ gelijke zogeheten amorfe siliciumcel bestaat uit een laag glas waarop een dun
laagje kunstmatig verontrei¬ teit over. De rest wordt te¬ nigd silicium is aangebracht. ruggekaatst of in warmte Dit type zonnecel treft men omgezet (deze warmte kan tegenwoordig veelvuldig aan natuurlijk ook nuttig ge¬ in draagbare rekenmachines, bruikt worden, indien men walkman-radio's, horloges een gekombineerd zonnepa¬ enzovoort. neel bouwt, waarvan men Hoewel dit laatste type zon¬ zowel elektriciteit als warm "water kan aftappen). necel het goedkoopst gefa¬ Terwijl het rendement van briceerd kan worden en monokristallijne cellen, zoals daarom zeer populair is, gezegd, wel zon 15 procent heeft een monokristallijne kan bedragen, ligt dat van siliciumcel wegens het hoge rendement, namelijk zon 15 poly-kristallijne cellen tussen de 10 en de 12 procent; procent, nog altijd de voor¬ dat van amorfe siliciumcelkeur. Aan de ruwweg 1000 watt per vierkante meter die len ligt tussen de 6,5 en de 10 procent. er aan zonne-energie bin¬ nenkomt, houdt men dan Hoewel we het alleen nog zon 150 watt aan elektricimaar over siliciumcellen ge-
URL(V)
896126X-12a
896129X-12b
iRL(mA)
1000
270
150
100
50
RL(fi) 896129 - 12d
896129X-12C
had hebben, is het ook mo¬ gelijk om zonnecellen met andere materialen dan silicium(-oxide) te konstrueren. Dergelijke cellen, bijvoor¬ beeld die op basis van gallium-arsenide, leveren een hoger rendement, maar zijn nog in een experimenteel stadium en dus moeilijk ver¬ krijgbaar.
Meten aan zonnecellen Alvorens men zonnecellen op een schakeling, zoals die uit figuur 2, gaat aansluiten, moeten eerst de gegevens van de beschikbare zonne¬ cellen bekend zijn. Indien er geen gegevens zijn, verricht dan zelf wat metingen. De beste methode hiervoor is om de cellen in het volle zonlicht op te stellen, aller¬ lei verschillende belastings¬ weerstanden op de zonne¬
cel-klemmen aan te sluiten en de hierbij optredende spanningen en stromen te meten. De gevonden meet¬ resultaten ordent men tot een tabel die men daarna tot een aantal grafieken ver¬ werkt. In tabel 1 en de gra¬ fieken van figuur 3 zijn de meet-resultaten weergegeven die met behulp van het zonnepaneeltje verkregen wer¬ den dat voor het prototype van onze buitenlamp (zie de foto van figuur 4) gebruikt werd. De onregelmatigheden in de grafieken zijn te wijten aan sluierbewolking die tij¬ dens het meten af en toe langs trok en meet-onnauwkeurigheden (toleranties van gebruikte weerstanden en dergelijke). Nadat de drie kolommen voor de span¬ ning, de stroom en de be¬ lastingsweerstand in een ta¬ bel genoteerd waren, werd ook nog telkens het gelever¬ de vermogen uitgerekend.
Dit werd in een vierde ko¬ lom genoteerd. Hierna wer¬ den de gegevens uit tabel 1 tot de grafieken uit figuur 3 verwerkt. Uit deze grafieken kan worden afgelezen, bij welke belastingsweerstand het paneeltje zijn maximale vermogen leverde (bij de toen aanwezige hoeveelheid zonlicht). De belastings¬ weerstand waarbij het pa¬ neeltje zijn maximale ver¬ mogen leverde, bleek een waarde van ongeveer 100 ohm te moeten hebben; het paneeltje leverde dan zo'n 900 mW. Dit punt waarbij het maximale vermogen ge¬ leverd werd, is in de grafie¬ ken met een dikke stip aan¬ geduid. Als men enig idee heeft, welke spanning en stroom het paneel (of een enkele cel) kan leveren, dan kan men overwegen of het noodzakelijk is om cellen of panelen in serie te zetten
Figuur 3. Het resultaat van en¬ kele metingen aan het zonne¬ paneel uit het prototype. Te zien zijn de stromen, spannin¬ gen en vermogens die bij di¬ verse belastingsweerstanden gemeten werden; aan de vermogenskurve kan men zien welke belastingsweerstand het hoogste rendement oplevert. De onregelmatigheden in de grafieken zijn te wijten aan de sluierbewolking die tijdens het meten het zonlicht af en toe een beetje temperde.
elex - 10-25
Figuur 4. Het prototype bestaat uit een kombinatie van een zonnepaneel, een modelbouw-akku, een fiets-halogeenlamp en wat elektronica. Figuur 5. De komponentenopstelling voor een Elex-print formaat 1.
f
(voor een hogere spanning) of parallel (voor een grotere stroom). Denk er wel aan dat een zonnecel elektrisch gezien een gewone siliciumdiode is; indien u met een paneel een akku wilt opla¬ den, dan moet er tussen het paneel en de akku een gelijkrichtdiode worden aange¬ bracht. Is deze niet aanwe¬ zig dan kan er stroom van¬ uit de akku naar het zonne¬ paneel gaan teruglopen, zo¬ dra het paneel (bij afwezig¬ heid van zonlicht) een lage¬ re spanning dan de akku heeft.
De schakeling De beveiligingsdiode waar¬ over we het net hadden, is ook in de schakeling van fi¬ guur 2 te vinden (Dl). In se¬ rie met de beveiligingsdiode is Rl aangebracht; deze werkt als stroombegrenzer, zodat kleine akku's niet door een te grote laadstroom beschadigd kunnen raken. In serie met de plus¬ leiding naar de akku is een zekering aangebracht. Deze voorkomt dat de akku bij kortsluiting beschadigd kan worden. Het is de bedoeling van de schakeling dat de zonnecel¬ len overdag de akku opla¬ den; dit laden vindt via het circuit Dl, Rl en de zeke¬ ring plaats. De elektronica die in figuur 2 te zien is, dient niet voor het onder¬ breken van het laadproces, maar voor het bij duisternis automatisch inschakelen van de tuinlamp en bij een te lage akkuspanning weer uitschakelen hiervan. De 10-26 — elex
zonnecellen leveren in de tuinlamp dus niet alleen energie aan de akku, maar dienen ook als licht-sensor. Om dit meet- en regelwerk té kunnen verrichten, be¬ schikt de schakeling over een tweetal komparators, namelijk Al en A2. Al kijkt of het al donker ge¬ noeg is om de lamp in te schakelen, terwijl A2 de lamp weer uitschakelt, in¬ dien de akkuspanning van de 6 volts akku beneden ongeveer 4,3 volt komt. Komparator Al vergelijkt de spanning die op de zonne¬ cel staat met de instelbare referentiespanning op de lo¬ per van PI. De zonnecel¬ spanning komt via R2 op pen 5 van Al terecht. Om te zorgen dat deze span¬ ning niet kan wegvallen als er bijvoorbeeld even een wolk voor de zon komt, is kondensator Cl aange¬ bracht. Deze houdt de zon¬ necelspanning even vast en werkt dus als een soort ge¬ heugen. De zonnecelspan¬ ning op pen 5 van Al wordt vergeleken met de re¬ ferentiespanning op pen 6 van Al. Deze wordt met PI ingesteld. Met deze potmeter bepaalt men dus bij wel¬ ke mate van duisternis de schakeling de lamp inscha¬ kelt. Om te zorgen dat zowel Al als A2 niet kunnen "aarze¬ len" tussen twee uitgangsnivo's (de lamp zou dan kunnen gaan knipperen of maar half branden), zijn bei¬ de komparators van hysteresis voorzien. Bij Al zorgt R3 hiervoor en bij A2 neemt R i l deze taak voor
zijn rekening. R5, die even¬ eens een hysteresis-funktie heeft, komt verderop aan bod. Zodra het donker genoeg is, wordt de spanning op pen 5 van Al lager dan de met PI ingestelde spanning op pen 6 van Al. De uitgang van Al, pen 7, wordt dan laag. De uitgangsspanning van Al wordt via een span¬ ningsdeler, bestaande uit R7 en R8, doorgegeven aan pen 2 van A2 en daar als referentiespanning gebruikt. De andere pen van A2 kijkt naar de akkuspanning, of liever gezegd: de akkuspan¬ ning minus de spanningsval over D3 (2,1 volt). D3 is een zogeheten stabistor; deze bestaat inwendig uit een drietal in serie gescha¬ kelde dioden (voor hogere spanningen treft men voor dit soort toepassingen altijd een gewone zenerdiode aan). Bij een volle 6 volts akku staat er over de akkuklemmen een spanning van tussen de 6 en de 6,5 volt. Op pen 3 van A2 staat er dan een spanning van ruim 4 volt. Die is hoger dan de referentiespanning op pen 2 van A2. Zoals gezegd, is de uitgang van Al laag, indien het donker is. Op pen 2 van A2 staat dan een lage referentie-spanning. Indien de akkuspanning, en dus de spanning op pen 3 van A2, voldoende hoog is, dan is ook de uitgang van A2 (pen 1) hoog. Aangezien de uit¬ gang van A2 via R12 met de basis van Tl verbonden is, komt Tl dan in geleiding
Onderdelenlijst R1 = 10 R2,R11 = 150 R3 = 820 kQ R4 = 100 kQ R5 = 220 kö R6 = 39 kö R7 - 8,2 kö R8 = 2,7 kQ R9 = 1,8 kQ R10 = 120 kQ R12.R13 = 2,2 kQ P1 = 100 kQ instel C1 = 100(iF/16 V C2 = 100 nF T1 = TIP12Oof BD679 D1 = 1N4001 D2 = 1N4148 D3 = stabistor 2,1 V7 400 mW IC1 = 14S8 La = lamp 6 V/0,45 A (loodjakku 6 V eventueel: zekering (3 A) plus zekeringhouder zonnepaneel 7 è 9 V
en gaat de lamp (La) bran¬ den. De lamp blijft branden tot¬ dat de akkuspanning tot be¬ neden zo'n 4,3 volt gedaald is. Op dat moment komt er namelijk zo'n lage spanning op pen 3 van A2 te staan, dat deze komparator om¬ klapt en Tl uit geleiding brengt. De enige andere ma¬ nier om de lamp te doven is het fel belichten van de zonnecel. Hierdoor zullen zowel Al als A2 omklap¬ pen en de lamp doen do¬ ven. Om te voorkomen dat er enige terugwerking is tussen de lamp en het paneel (het paneel zou door de lamp wel eens een beetje belicht kunnen worden!), en ook om te zorgen dat de lamp door storend omgevingslicht niet kan gaan knipperen, is R5 aangebracht. Deze weer¬ stand verhindert ook moge¬ lijke knipper-effekten ten ge¬ volge van een instabiele voedingsspanning (als de lamp wordt in- of uitgescha¬ keld kan de voedingsspan¬ ning een beetje veranderen). De schakeling is zodanig gedimensioneerd dat als de lamp door een te lage ak¬ kuspanning wordt uitge¬ schakeld, deze pas weer
kan gaan branden als de akku-spanning boven de 5,7 volt gekomen is. Kondensator C2 voorkomt eventuele oscillatie-neigingen van de opamps. De funktie van D2 is het voorkomen van extreem ho¬ ge gelijkspanningen op pen 5 van Al. Bij een volop be¬ schenen zonnepaneel is de afgegeven spanning veel ho¬ ger dan de akku-spanning en moet D2 samen met R2 de ingang van Al bescher¬ men.
Opbouw De komponenten-opstelling voor een Elex-print formaat 1 is in figuur 5 en de foto van figuur 6 te zien. Het lijkt ons het beste om geen nicad-akku's maar een gesloten 6 volts lood-akku te gebruiken van het type dat voor motorfietsen of au¬ to's bestemd is. Lood-akku's voor modelbouw zijn ook geschikt. De zonnecellen en de akku dienen u/el voldoende kapaciteit te hebben om de lamp gedurende de gewenste tijd te laten branden. Indien men een akku van 10 Ah heeft, dan kan men deze theoretisch 1 uur lang een stroom van 10 A laten leve¬
ren (bij konstante spanning). Bij een stroom van 5 A zal het echter twee uur duren tot de akku leeg is en bij een stroom van 1 A zelfs 10 uur. Bij het laden van de akku gelden dezelfde regels. Een akku van 10 Ah kan dus theoretisch met een laadstroom van 10 A in 1 uur vol zijn, met een stroom van 5 A in 2 uur en met een stroom van 1 A in 10 uur. We hebben dan geen rekening gehouden met de energie-verliezen die er zo¬ wel bij het laden als het ontladen ontstaan. In de praktijk houdt men als vuistregel aan dat men 1,5 maal zoveel moet laden als men ontladen kan. Als de laadstroom gelijk is aan de ontlaadstroom (dit hoeft na¬ tuurlijk niet), dan zal men bijvoorbeeld 15 uur moeten laden en 10 uur kunnen ontladen. Om te zorgen dat de akku voldoende wordt bijgeladen, dient de door de cellen gele¬ verde gemiddelde laad¬ stroom en de dagelijkse laadtijd bekend te zijn. 15 uur lang een stroom van 1 A betekent een kapaciteit van 15 Ah. Rekening hou¬ dend met de laad-verliezen
kunnen we daarmee een 1A-lamp zo'n 10 uur laten branden. De door het zonnepaneel geleverde spanning dient ruim boven die van de ak¬ ku, dus rond de 7 a 9 volt, te liggen. Hoe u uw eigen tuinlamp ook uitvoert, als één geheel (zoals bij ons prototype) of met volkomen gescheiden lamp en paneel, zorg er voor dat er niet te veel licht van de lamp op het paneel kan schijnen, om onderlinge beïnvloeding te voorkomen. Indien u genoeg cellen hebt om een akku te kunnen opladen, maar de cellen wat weinig stroom kunnen leve¬ ren, probeer het dan gerust met een kleinere akku en een lampje van een lager vermogen dan de 3 watt uit ons prototype. Een andere mogelijkheid is om de lamp minder lang te laten bran¬ den. Voor het instellen van de lichtsterkte waarbij de lamp inschakelt, kan het beste Cl even los genomen wor¬ den; anders reageert de lamp pas met enkele tiental¬ len sekonden vertraging op het (opzettelijk) verduisteren van het zonnepaneel. (896129X)
komparator: Schakeling, meestal in de vorm van een opamp, die twee spanningen vergelijkt en door een hoge of lage spanning aan de uitgang te kennen geeft, welke van de twee spanningen groter is.
Figuur 6. Het elektronisch ge deelte van ons prototype tij¬ dens de test-fase; later werd de print in een behuizing ver¬ werkt en achterop het zonne¬ paneel bevestigd.
hysteresis: Bij bijvoor¬ beeld een komparator, een thermostaat, een re¬ lais, etc, dient er altijd een klein verschil te zijn tussen het in- en uitschakelpunt, want anders zou het genoemde onderdeel bij de desbetreffende spanning of temperatuur besluiteloos heen en weer gaan klapperen (jitteren). Dit verschil noemt men de hysteresis. elex -
10-27
vorstbeveiliging anti-bevries schakeling voor radiatoren
Nu de winterperiode voor de deur staat, wordt het weer tijd om huis en haard hierop voor te bereiden. Eén van de zaken die u in ieder geval voor elkaar moet hebben, is uw CV-installatie. Zorg er dus voor dat de ketel en alles wat daarbij hoort in tiptop konditie verkeert. Hebt u een aantal ruimtes waar een radiator hangt en het ondanks dat 's winters nog behoorlijk koud kan worden, dan is het misschien verstandig om deze schakeling te bouwen. Met dit apparaat voorkomt u namelijk bevriezing van radiatoren en leidingen. Er zijn heel wat huizen waar bepaalde ruimtes, zo¬ als de garage, door een klei¬ ne radiator net vorstvrij ge¬ houden worden. Wanneer we echter 's avonds na een dag goed stoken de CV la¬ ger draaien, dan zal er ge¬ durende een paar uur (af¬ hankelijk van de isolatie van het huis) geen warmte meer opgewekt worden. Op dat moment is de kans groot dat de temperatuur bij strenge vorst in de koudste ruimte net onder het vriespunt komt. Op zich is dat meestal nog niet zo'n probleem, omdat we alles 10-28 - elex
kunnen verwijderen dat be¬ vriezen kan. Hierbij vergeten we echter één belangrijk ding. Bij de huidige moderne CV-ketels wordt de pomp alleen inge¬ schakeld als de brander funktioneert. Wanneer we dus 's avond de thermostaat lager zetten, dan stroomt er gedurende een lange tijd geen water meer door het circuit. Dit heeft dan weer tot gevolg dat de leidingen en radiatoren op de koudste punten van het huis gemak¬ kelijk kunnen gaan bevrie¬ zen, met alle nare gevolgen van dien.
Om van dit probleem ver¬ lost te zijn, nebben we een schakeling ontworpen, die registreert of er gevaar voor bevriezing is en zo ja er voor zorgt dat de pomp gaat lopen. Stromend water bevriest immers lang niet zo snel als stilstaand water.
Werk voor een opamp Wanneer we een algemene schets van de schakeling maken, dan ziet die er als volgt uit: het apparaat moet kunnen konstateren of de temperatuur beneden 0 °C
komt en in dat geval dient er een relais bekrachtigd te worden waarmee er iets in de CV geschakeld wordt zodat de pomp gaat lopen. Wat we dus nodig hebben js een temperatuurgevoelig onderdeel en dan ligt de NTC het meeste voor de hand. Wanneer we vervol¬ gens dit onderdeel in serie met een normale weerstand opnemen, dan ontstaat er een temperatuurafhankelijke spanningsdeler en krijgen we een spanning waarvan het nivo afhankelijk is van de temperatuur. Nu is het vervolgens nog een kwestie
Figuur 1. Met behulp van een NTC wordt een temperatuurafhankelijke spanning gekreëerd, die vervolgens door de opamp vergeleken wordt met een referentiespanning afkomstig van de spannings¬ deler met PI.
12V
B1 = B80C1500
van vergelijken met een vooraf ingestelde referen¬ tiespanning om tot een schakelhandeling te komen en dat we daarvoor een opamp gebruiken als komparator spreekt bijna voor zich.
Het schema Zoals u in figuur 1 kunt zien, hebben we hiervoor in feite de totale schakeling al met u doorgenomen. Toch lopen we alles nog even langs, zodat u bij proble¬ men precies weet hoe alles werkt. Weerstand Rl is de NTC, die samen met R2 de temperatuurafhankelijke span¬ ningsdeler vormt. De span¬ ning die op het knooppunt van Rl en R2 staat, is daardoor afhankelijk van de weerstand van de NTC. Heeft dit onderdeel een gro¬ te weerstand, hetgeen bij la¬ ge temperaturen het geval is, dan is de spanning er over eveneens hoog, terwijl er bij toenemende tempera¬ turen een lagere spanning over de NTC staat. Om het mogelijk te maken d^t er tussen de NTC en rest van de schakeling een lang verbindingssnoer mag zitten, hebben we Cl opge¬ nomen. Deze filtert stoorsig¬ nalen weg, zodat we daar
1
geen last van krijgen. De referentiespanning be¬ trekken we van de loper van PI. Deze vormt immers met R3 een tweede span¬ ningsdeler, maar dan een waarvan de uitgangsspan¬ ning instelbaar is. IC1 ver¬ gelijkt vervolgens de referen¬ tiespanning met de uit¬ gangsspanning van de temperatuurafhankelijke deler en als de spanning over Rl hoger is dan de referen¬ tiespanning, hetgeen bij lage temperaturen het geval kan zijn, dan wordt de spanning op pen 6 van de opamp "hoog". Hierdoor gaat er in Tl een bepaalde basisstroom lopen, zodat de transistor gaat geleiden en het relais bekrachtigd wordt. Door R4 en R5 is de opamp niet een normale komparator, maar heeft de schakeling een kleine hysteresis gekregen. Dit is wel prettig als de temperatuur rond het referentiepunt heen en weer schommelt. Zonder hysreresis zou daardoor het relais kontinu in- en uitge¬ schakeld worden. Om de schakeling vanuit de CV-ketel te kunnen voeden, hebben we aan het geheel een spanningsstabilisator toegevoegd, die voor een konstante 12-Vgelijkspanning zorgt. In te¬ genstelling tot wat gebruike¬
lijk is hebben we geen 7812 voor dit doel ingezet, maar een LM317. Dit IC kan na¬ melijk een veel hogere in¬ gangsspanning verwerken dan de 7812. Hierdoor kun¬ nen we de schakeling pro¬ bleemloos voeden vanuit de 24-V-trafo voor de CV. Deze moet dan wel genoeg energie kunnen leveren, om¬ dat er CV-ketels in de han¬ del zijn waarbij de trafo zo krap bemeten is er net ge¬ noeg vermogen voor de gasklep is. Hebt u zo'n installa¬ tie, dan moet de schakeling uit een externe spannings¬ bron gevoed worden. Neem daarvoor dan een netadapter die 12-V-gelijkspanning levert. Hiermee kan het hele voedingsdeel dan vervallen.
Bouw In verband met de veiligheid hebben we speciaal voor deze schakeling een print ontworpen, die voldoet aan alle normen. Als u namelijk het voorgeschreven relais benut, mag u 220 V met het apparaat schakelen (welke spanning we uitein¬ delijk gaan schakelen, ver¬ tellen we verderop). Aan de hand van de layout in figuur 2 moet u een print vervaardigen, waarna de on¬ derdelen gemonteerd kun¬ nen worden. Dit is het ge¬
bruikelijke "standaardwerk", zodat we daarover niet veel hoeven te vertellen. Gebruik voor IC2 in ieder geval een voetje, omdat u dan de voe¬ ding kunt testen, zonder dat bij een eventueel defekt in het spanningsregeldeel de rest van de schakeling be¬ schadigd wordt. Aangezien het de bedoeling is dat de schakeling na in¬ bouw in een geschikt kastje, ergens in de beurt van de CV-ketel komt te hangen, wordt de NTC natuurlijk niet op de print gemon¬ teerd. In plaats daarvan sol¬ deren we aan de aansluitin¬ gen van de NTC een stuk afgeschermd snoer, waarna met krimpkous de soldeer lassen geïsoleerd en water¬ dicht gemaakt worden, (zie figuur 3). Is alles gemonteerd, dan kunt u de schakeling gaan testen. Hiervoor hebt u no¬ dig een glas ijsblokjes waar¬ aan een beetje water is toe¬ gevoegd. Als dit een tijdje heeft gestaan, is de tempe¬ ratuur van de vloeistof na¬ genoeg 0 °C en kunnen we daarmee de schakeling perfekt ijken. Hang daarvoor de NTC in het glas en regel PI dusdanig af dat het re¬ lais net aantrekt. De scha¬ keling is nu afgeregeld en kan in een kunststoffen kastje ingebouwd worden. elex — 10-29
Aansluiten op de ketel Voordat we hieraan begin¬ nen, is een waarschuwing voor de gevaren die daaraan kleven misschien wel op z'n plaats. Bij het schakelen van de pomp in de CVinstallatie heeft u namelijk niet alleen te maken met de gevaarlijke netspanning, maar ook met het al of niet goed funktioneren van de ketel. Als namelijk door een fout de pomp niet in wer¬ king komt op het moment dat de branders ingescha¬ keld worden, dan moet de ketelthermostaat en eventu¬ eel de droogkookbeveiliging (voorzover die in de ketel ingebouwd is) er voor zor¬ gen dat de installatie tijdig uitgeschakeld wordt. Ge¬ beurt dit niet, dan is de kans vrij groot dat de ketel explodeert en wat dat voor gevolgen heeft, is niet te
overzien. Verzekeringsmaat¬ schappijen kunnen in zo'n geval dan ook nog voor de nodige moeilijkheden zor¬ gen, omdat er in veel polis¬ voorwaarden staat dat u niet zelf aan de verwarmings¬ installatie mag knutselen. Wie zich door deze waar¬ schuwing afgeschrikt voelt, raden we aan om toch door te lezen. We beschrijven na¬ melijk straks ook een ma¬ nier om de schakeling zon¬ der grote ingrepen in de in¬ stallatie aan te sluiten. In het gebruik is deze methode echter vrij duur, zodat we kunnen voorstellen dat u dan toch maar de gevaren wilt trotseren. Hoe u de schakeling vol¬ gens deze eerste methode aan kunt sluiten, toont fi¬ guur 4. Zoals te zien is, worden de schakelkontak¬ ten van het relais parallel aan de pompautomaat-
Onderdelenlijst R1 = 1 kQ NTC (zie fi¬ guur 6) R2 = 100 kQ R3,R4 = 10 kQ R5 = 10 MQ R6 = 22 kQ R7 = 390 Q R8 = 3,3 kQ P1 = 1 kQ instel C1 = 47nF/16 Vradiaa! C2 = 220 jiF/40 V radiaal C3 = 10 pF/16 V radiaal D1 = 1N4148 T1 = BC547B IC1 = TLC271 IC2 = LM317 in TO220behuizing B1 = B80C1500 Re1 = relais geschikt voor 220 V/AC {bijv. V23127B0002-A101) K I = printkroonsteen 3-polig koeling voor IC2 kunststoffen kastje
Figuur 2. In verband met de veiligheid hebben we voor de schakeling van de vorstbeveiliging een echte print ontwor¬ pen. Hierdoor is het mogelijk om 220 V te schakelen. Figuur 3. De aansluitingen van de NTC moet met behulp van krimpkous geïsoleerd en waterdicht gemaakt worden. Figuur 4. Methode 1: de schakelkontakten van het re¬ lais worden parallel aan de "schakelaar" van de pompautomaat aangesloten. Bij deze methode moet u wel de vei¬ ligheid terdege in de gaten houden.
220V
© pomp
schakeling
10-30 — elex
896126X -14
"schakelaar" gezet, zodat de stroomkring voor de pomp ook door de vorstbeveiliging gesloten kan worden. Om bij de "schakelaar" van de pompautomaat te ko¬ men, moet in elk geval het kastje van de automaat ge¬ opend worden en dan is het nog maar de vraag of u ook daadwerkelijk de "schake¬ laar" kunt vinden. Bij veel automaten fungeert namelijk een triac als schakelaar, het¬ geen het zoeken naar de juiste aansluitpunten niet vergemakkelijkt. Aangezien de pomp meestal bij de ketel ingebouwd is, dient het kastje van de vorstbeveiliging ook bij of in de CV-ketel gemonteerd te worden. In dat geval betrek¬
ken we de wisselspanningsvoeding rechtstreeks vanuit de CV-trafo en zijn we ver¬ plicht om de NTC via een lange afgeschermde draad op de schakeling aan te sluiten. De sensor moet im¬ mers in de koudste ruimte hangen en dat is zelden het hok waar de CV-installatie staat. De eerste methode is in fei¬ te de beste, maar alleen als u terdege weet waar u mee bezig bent, kunt u deze vol¬ gen. In alle andere gevallen raden we u aan om metho¬ de twee te gebruiken. Hier¬ bij gaan we er van uit dat u niet de pomp schakelt, maar de totale CVinstallatie. Dit wil dus zeg¬ gen dat er bij temperaturen
beneden 0 °C warmte naar de radiatoren gevoerd wordt, om zodoende bevrie¬ zingsgevaar te voorkomen. Om nu niet al teveel energie te verspillen, hangen we de NTC niet zomaar ergens in de ruimte op, maar bevesti¬ gen we hem rechtstreeks op de radiator (of de buizen). Deze blijven dan vorstvrij, terwijl het in de ruimte zelf gerust beneden 0 °C mag komen. De beste plek om de NTC vast te monteren is overigens op de retour¬ leiding, zodat de schakeling pas uitschakelt als de tem¬ peratuur van de totale radi¬ ator boven het vriespunt ligt. Hoe we bij deze tweede methode de schakeling aan¬
sluiten, toont figuur 5. Te zien is dat het grootste ver¬ schil zit in hetgeen er ge¬ schakeld wordt. Overbrug¬ den we bij methode 1 de pompautomaat, bij deze manier staan de schakel¬ kontakten van het relais parallel aan de kamerthermostaat. Hiervoor bent u niet verplicht om het kastje in de woonkamer op te hangen, want de draden naar de thermostaat komen ook uit bij de ketel. De schakeling kan dus ook bij deze methode naast de ke¬ tel opgehangen worden en vanuit de CV-trafo gevoed worden. Het gebruik van een netadapter is echter vei¬ liger. (896126X)
CV - ketel
kraan radiator
Figuur 5. Methode 2 is min¬ der elegant, maar wel veili¬ ger. In plaats van de pomp te schakelen, stellen we nu de totale CV-installatie in wer¬ king. Figuur 6. De door ons ge¬ bruikte NTC ziet er zo uit als hier getekend is en heeft een drietal gekleurde banden waarmee de waarde aangege¬ ven wordt.
NTC: Een NTC is een weerstand waarvan de weerstand groter wordt naarmate de temperatuur van het onderdeel lager wordt. We zeggen dan dat deze weerstand een negatieve temperatuurkoëfficiënt heeft. komparator: De naam komparator zegt het ei¬ genlijk al: kompareren = vergelijken. De kompara¬ tor vergelijkt twee span¬ ningen en geeft met de uitgangsspanning aan welke van de twee span¬ ningen groter is. elex — 10-31
kleurtemperatuurindikator hulp bij fotografische experimenten Voor de Elex-lezers die zich voor optische experimenten interesseren, hebben we hier een zeer eenvoudige schakeling voor het aantonen van kleurzweem in daglicht of kunstlicht. • Deze schakeling is voor natuurkundige experimenten bedoeld.
Hoewel kleurtemperatuurindikators bij allerlei opti¬ sche natuurkunde-experimenten kunnen worden in¬ gezet, ligt hun voornaamste toepassingsgebied in de fo¬ tografie. Indien u nu zegt dat u nog nooit een kleurtemperatuur-indikator nodig gehad heeft bij het maken van dia's of foto's en nooit kleurfilters gebruikt, dan moet u maar eens uw oude vakantieplaatjes te voor¬ schijn halen en ze goed bestuderen. Iets dat u misschien al eer¬ der was opgevallen aan deze foto's of dia's, is dat de films die binnenshuis be¬ licht zijn, er vaak wat oranje- of roodachtig uitzien in vergelijking met buitenop¬ namen. De buitenopnamen,
10-32 - elex
anderzijds, vertonen het ver¬ schijnsel dat ze er vaak wat te blauwig uitzien, vooral als het om berglandschap¬ pen of opnamen rond het Middellandse Zeegebied en soortgelijke nogal zuidelijk gelegen streken gaat. Het vreemde aan deze zaak is dat uzelf, toen u de op¬ namen maakte, helemaal niet de indruk had dat het licht een te rood of een te blauw karakter had. Het is dus kennelijk zo dat het menselijk oog geen be¬ trouwbare indikator is voor het bepalen of de heersende lichtomstandigheden voor een fotografische opname geschikt zijn. Dit ligt aan het feit dat het menselijk oog zich niet al¬ leen aan allerlei wisselende
lichtsterkten kan aanpassen, maar zich ook snel aan de kleur van het heersende dag- of kunstlicht aanpast. Dit laatste realiseert men zich pas als men bijvoor¬ beeld plotseling van buiten, dus vanuit het daglicht, een ruimte inkijkt die met gloei¬ lampen verlicht wordt. Op dat moment beseft men hoe oranje-achtig het licht van een gloeilamp eigenlijk wel is, vergeleken met dag¬ licht. Een fotograaf zegt in zo'n geval: "Die gloeilampen veroorzaken een roodzweem op de film". Hij zal dan eventueel een voor deze lichtsoort geschikte film (een kunstlicht-film) in zijn kamera stoppen of met behulp van een flitser het licht van de gloeilampen
proberen te overstemmen. Of hij zal misschien een lichtblauw kunstlicht-filter voor het objektief schroe¬ ven. Bij buitenopnamen echter zal een fotograaf een daglichtfilm in zijn kamera stoppen (deze is afgestemd op een kleurtemperatuur van circa 5500 K). Bij een te groot blauw-aandeel zal hij proberen het wat te blauwe buitenlicht met be¬ hulp van een lichtrose daglicht-filter te kompenseren, zodat de film een wat neutralere licht-kleur krijgt aangeboden. Omdat het voor het menselijk oog ken¬ nelijk niet altijd mogelijk is om de heersende kleurtem¬ peratuur van het licht te be¬ palen (en ervaring ook niet
altijd helpt), kan een indikator voor het bepalen van de kleurtemperatuur erg goed van pas komen, als men tenminste prijs stelt op korrekte kleuren op foto's en dia's. De bovenstaande opmerkin¬ gen over dag- en kunstlichtfilm hebben overigens alleen betrekking op dia-film. Kleurzweem op negatief-film kan in de afdruk-centrale weggewerkt worden (ook al gebeurt dit meestal niet).
Licht: elektro¬ magnetische energie
Tabel
:rrca 2
O nm
430 i 490 nm 530 nm nm Jnm r»fln 760 nm circa 800 n m , . . 3000 nm
Alvorens we op de schake¬ ling ingaan, lichten we eerst nog de wat vreemde term "kleurtemperatuur" toe. Licht is, net als radiogolven, een vorm van elektro-magnetische straling. Net zoals bij radiogolven gebruikelijk is, kunnen we lichtgolven naar golflengten of frekwenties indelen. In de praktijk onderscheidt men de diver¬ se lichtkleuren meestal naar hun golflengte. Dit is ook te zien in tabel 1, waarin de kleuren zoals wij die kennen en de bijbehorende golfleng¬ ten (in nanometers) gegeven zijn. De kleuren uit tabel 1 komen we in de praktijk meestal niet in hun zuivere vorm tegen. Zo bestaat bij¬ voorbeeld het daglicht niet uit één kleur, maar uit een mengsel van alle kleuren uit het spektrum tegelijk. Sa¬ men levert dit wit op. Met behulp van een prisma kan men dit witte, door de zon uitgezonden licht weer in licht van verschillende golf¬ lengten scheiden en daar¬ mee aantonen dat dit witte
licht inderdaad een mengsel van kleuren is. Naast het voor ons zichtbare licht tref¬ fen we ook nog het infra¬ rode licht (dat wij meestal als warmte ervaren) en het ultraviolette licht aan. Nu is de zon niet de enige bron van lichtstraling die we kennen. Indien we bijvoor¬ beeld een kachel maar heet genoeg zouden kunnen la¬ ten worden, dan zou de uit¬ gezonden straling daarvan wèl zichtbaar voor onze ogen worden. Het metaal van de kachel gaat namelijk bij een nogal hoge tempera¬ tuur een dofrode gloed ver¬ tonen. Wie wel eens een staalgieterij bezocht heeft, zal weten dat metalen bij steeds gro¬ ter wordende hitte steeds andere kleuren uitzenden. Deze variëren van "zwart" (onzichtbaar, maar wel voel¬ baar) via dofrood naar fel¬ rood, oranje en zelfs geel. Bij nog hogere temperaturen kan het metaal zelfs wit lij¬ ken (men spreekt niet voor niets van "witheet").
Kleur-temperatuur Omdat, zoals uit het voor¬ gaande is gebleken, bij een bepaalde temperatuur een bepaalde lichtkleur (golfleng¬ te) hoort, hebben natuur¬ kundigen een tabel samen¬ gesteld waarin zowel de temperatuur (in Keivin, afge¬ kort K), als de door een verhit voorwerp uitgestraal¬ de licht-golflengte voorkomt (om de temperatuur in Kei¬ vin te krijgen hoeft u alleen maar de temperatuur in gra¬ den Celsius te nemen en hier 273 bij op te tellen; 20 graden Celsius is dus
Tabel 2.
allerlei lichtbronnen zeer donkerblauwe lucht in de schaduw bewolkt of nevelig weer daglicht-TL-lamp wolkenloze hemel, in volle zon idem, tot 3 uur na zonsopgang idem. vanaf 3 uur voor zonsondergang gloeilamp 100 watt TL-lamp met "warme" tint brandende kaars of olielamp
kleur-temperaturen (Keivin! meer dan 8000 K circa 7000 K circa 6500 K circa 6000 K circa 5500 K circa 5500 K circa 2800 K circa 2900 K circa 1000 K
Foto. Onze schakeling kan een echte kleurtemperatuur-meter als deze natuurlijk niet vervan¬ gen. Maar de prijs van zo'n professioneel instrument liegt er dan ook niet om. Tabel 1. De verschillende kleu¬ ren van het lichtspekrum, met daarnaast hun golflengte. Tabel 2. Een aantal veel voor¬ komende lichtbronnen en hun kleurtemperatuur.
elex — 10-33
Figuur 1. De schakeling bestaat uit een Wheatstonebrug met in iedere brugtak een LDR als meetweerstand. Voor de linker LDR bevindt zich een rood kleurfilter en voor de rechter LDR een blauw kleur¬ filter.
gelijk aan 293 Keivin). Om hun tabel te kunnen samenstellen, zijn de na¬ tuurkundigen bij hun bere¬ keningen niet van gloeiend metaal, maar van een theo¬ retische "ideale straler" uit¬ gegaan; een "ideale straler" is "volkomen zwart" bij een temperatuur van 0 K. De al¬ dus met behulp van een "ideale straler" verkregen tabel wordt een kleurtemperatuur-tabel genoemd. Deze tabel bestaat uit twee kolommen: een voor alle mogelijke temperaturen en een tweede voor de bijbeho¬ rende kleuren die de "ideale straler" bij deze temperatu¬ ren zal krijgen. Indien een fotograaf nu zegt dat het licht van een of an¬ dere flitser een bepaalde kleurtemperatuur, bijvoor¬ beeld 5500 K, heeft, dan bedoelt hij niets anders dan dat het licht van deze flitser dezelfde golflengten produ¬ ceert als die, welke door een ideale straler met een temperatuur van 5500 K zouden worden uitgestraald. Het spreekt vanzelf dat als de fotograaf zou zeggen dat een TL-lamp een kleurtem¬ peratuur van bijvoorbeeld 2900 K heeft, dit helemaal niet betekent dat deze TLlamp ook werkelijk een tem10-34 — elex
peratuur van 2900 K heeft; u zou zo'n lamp dan niet meer in uw keuken durven monteren. Het licht dat een TL-balk produceert, wordt namelijk niet veroorzaakt doordat het materiaal van de lamp een zeer hoge tem¬ peratuur heeft, maar door fluorescentie. In de praktijk kan er dus een groot ver¬ schil bestaan tussen de wer¬ kelijke temperatuur van een voorwerp en de kleurtempe¬ ratuur ervan. Bij gloeilam¬ pen is de temperatuur van de gloeidraad altijd gelijk aan de kleurtemperatuur (gelukkig is het glas van de lamp veel kouder!); de gloeidraden van de lamp zijn dus als ideale stralers te be¬ schouwen. In tabel 2 kunt u de door allerlei lichtbronnen veroor¬ zaakte kleurtemperaturen aflezen. We moeten hierbij opmerken dat de in deze tabel gegeven lichtbronnen, net als bij zonlicht het geval is, een mengsel van kleuren produceren. In tabel 2 is te zien dat zelfs het gewone daglicht bij allerlei verschillende weers¬ omstandigheden nogal uit¬ eenlopende kleurtemperatu¬ ren kan opleveren. Toch zal het daglicht gemiddeld ge¬ nomen nog altijd een blau¬
wer spektrum opleveren dan De schakeling een gloeilampenverlichting In figuur 1 is te zien dat binnenshuis. Om die reden een kleurtemperatuur-indikawerken fotografen dan ook tor op zeer eenvoudige wij¬ buitenshuis met daglichtze kan worden samenge¬ films (voor kleurtemperatu¬ steld. De schakeling is geba¬ ren van zo'n 5500 K) en seerd op een Wheatstonebinnenshuis met kunstlichtbrug. films (voor kleurtemperatu¬ De Wheatstone-brug in fi¬ ren van rond de 3200 K). guur 1 bestaat uit een linker Indien men echter niet en een rechter tak. De lin¬ voortdurend van film wil ker tak wordt gevormd door wisselen, dan kan men ook Rl (plus PI) en R2, en de buitenshuis met een kunstrechter tak door R3 en R4. lichtfilm werken; wel moet Indien de weerstandsverhou¬ men dan een roodfilter voor ding tussen Rl (plus PI) en de kamera-lens aanbrengen, R2 dezelfde is als die tus¬ anders wordt de film te sen R3 en R4, dan verhou¬ blauw. den ook de spanningen over deze weerstanden zich De kleurzweem die het dag¬ op dezelfde wijze. Doordat licht vertoont, hangt niet al¬ over de linker tak van de leen af van de weersom¬ standigheden, maar ook van brug dezelfde spanning staat als over de rechter de tijd van de dag. Rond tak, is de spanning over de zonsopgang en zonsonder¬ p
Onderdelenttjst R1 = 22 kQ R2,R4 = LDR R3 = 33 k£2 P1 = 25 kQ instelpotmeter M1 = ^A-meter met middenstand -50 l*h., . + 50 ^A (of balans¬ meter met middenstand) S1 = enkelpoHge druktoets biauw-filter 460 ntn rood-filter 660 nm (afwijkende filter-waarden ook toegestaan}
400
Figuur 2. De doorlaatkromme van een LDR. Eveneens is de wat smallere doorlaatkromme van het menselijk gezichtsver¬ mogen getekend. Figuur 3. De komponentenopstelling van de schakeling voor een Elex-print formaat 1. Natuurlijk kan men de schake¬ ling vanwege het relatief gerin¬ ge aantal onderdelen ook zwe¬ vend in zijn behuizing opbou¬ wen.
M 1
500
de polariteit van de span¬ ning slaat de meter (een exemplaar met de nul-stand in het midden) naar links of naar rechts uit. In een Wheatstone-brug is meestal in één van de beide takken één van de weer¬ standen als meetweerstand uitgevoerd. Bij de brug uit figuur 1 hebben beide brugtakken een meet-weerstand. Als we ervan uitgaan dat deze beide weerstanden, de LDR's R2 en R4, exakt de¬ zelfde waarde hebben, dan kan met behulp van PI de weerstandswaarde van Rl plus PI gelijk gemaakt wor¬ den aan die van R3, zodat de brug in evenwicht is en de meternaald in het mid¬ den van de schaal staat. Indien beide LDR's (zonder ervoor aangebrachte kleurfilters) gelijktijdig belicht wor¬ den, en we twee precies de¬ zelfde LDR's gebruiken, dan veranderen hun weerstands¬ waarden ook gelijktijdig en in dezelfde mate, zodat de brug bij alle lichtsterkten in evenwicht blijft. Bij meer be¬ lichting nemen de weer¬ standswaarden van R2 en R4 gelijktijdig af, terwijl deze bij minder licht gelijk¬ tijdig toenemen. In de schakeling van figuur 1 zijn er vóór de LDR's echter kleur-filters aange¬ bracht, en wel een roodfilter (met een doorlaatgebied rond de 660 nm) voor R2 en een blauw-filter (rondom 460 nm) voor R4. Als gevolg hiervan zal rood licht de waarde van R2 veel sterker doen dalen dan die van R4, terwijl blauw licht de waarde van R4 veel
600
700
meer zal doen dalen dan die van R2. Ten gevolge van het bij deze kleur-zwemen optredende brug-onevenwicht zal bij rood licht de meter naar rechts uitslaan en bij blauw licht naar links. Dat de meter ook bij de midden tussen het rode en blauwe licht inliggende kleu¬ ren nog een geleidelijk verlo¬ pende uitslag vertoont, komt door het feit dat het doorlaatgebied van de filters niet zeer scherp tot de kleu¬ ren rood of blauw begrensd is, maar geleidelijk verloopt. Een filter laat dus alle kleu¬ ren door, maar heeft hierbij wel een sterke voorkeur voor één bepaalde kleur. In¬ dien het licht dus langzaam van rood naar blauw door het kleurspektrum schuift, dan schuift de meternaald ten gevolge van de geleide¬ lijk verlopende filter-kurven dus even geleidelijk mee. Zoals in figuur 2 te zien is, kan een LDR een heel wat breder deel van het lichtspektrum waarnemen dan onze eigen ogen. De door¬ laatkromme van het oog is te smal voor het waarne¬ men van ultraviolet en infra¬ rood licht; een LDR ziet deze kleuren wel. Vandaar dat de meter ook reageert op UV-licht, hetgeen een foute naald-uitslag kan ver¬ oorzaken richting blauw; de film heeft van dit UV-licht weinig last, omdat tegen¬ woordig alle films van een UV-sper-filter voorzien zijn, dat in het filmmateriaal is ingebouwd.
800
A(nm) 900 896128X-12b
Opbouw en afregeling De komponenten-opstelling van de schakeling voor een Elex-print is in figuur 3 te zien. Het geheel past ge¬ makkelijk op een Elexprint formaat 1, maar kan na¬ tuurlijk ook zwevend in een kastje gemonteerd worden. Voor de filters hoeven er beslist geen dure exempla¬ ren uit de fotografie ge¬ bruikt te worden. Met rood en blauw plastic-folie of perspex gaat het ook heel aardig. Neem wel folies waarvan de "dichtheid" ge¬ lijk is, zodat er evenveel rood als blauw licht op de LDR's valt. In plaats van de wat dure /^A-meter uit ons protype kunt u ook een goedkope balans-meter met de 0stand in het midden gebrui¬ ken. De meterschaal voor¬ ziet u van een rood en een blauw vlak. De voedingsspanning is niet kritisch; deze mag tussen de 5 en 9 volt liggen; men kan dus een 9 volts batterij of 4 a 6 cellen van 1,5 volt gebruiken. Het afregelen van de scha¬ keling kan men doen door de meter zonder filters te belichten en dan in de nul¬ stand te zetten. Als beide filters dezelfde verzwakking opleveren, dan moet er daarna eigenlijk geen bijre¬ geling meer nodig zijn. (896128X)
elex - 10-35
30 watt audio-eindtrap
een brugversterker met IC's Goede stereo-versterkers zijn meestal niet bepaald eenvoudige. Vooral als het hele apparaat met losse komponenten opgebouwd wordt, gaat het ontwerp al gauw het Elex-nivo ver te boven. Gelukkig kan het ook simpeler en is het tegenwoordig mogelijk om met twee IC's en een hand vol weerstanden en kondensatoren een goed funktionerende stereoeindversterker te maken. Een aantal jaren geleden waren versterkers in ICvorm meestal niet zo gewel¬ dig, maar daar is door ver¬ beteringen in het fabrikageproces ondertussen wel het een en ander in veranderd. Zo is men tegenwoordig in staat om een komplete stereo-versterker, die bij een vervorming van maximaal 1 % nog 15 W kan leveren aan een luidspreker van 4 Q, onder te brengen in een behuizing die qua volu¬ me overeenkomt met een 18-pens-DIL-IC. Het enige verschil met een normale DIL-behuizing is echter dat er maar één rij aansluitpootjes is, die overigens niet omgebogen zijn, en dat op 10-36 - elex
de plek waar bij het DIL-IC de tweede rij pootjes zit nu een metalen plaatje zit waarlangs warmte afgevoerd kan worden.
Vier maal 15 W We zien u al denken: wat heb je nu aan 15 watt? Een dergelijk vermogen is toch veel te laag? Hierin kunnen we u slechts gedeeltelijk ge¬ lijk geven. Als u namelijk een vermogen van 15 W loslaat in een normale stan¬ daard huiskamer, dan staan de ruiten als het ware bol van de herrie. In feite levert ca. 3 W al een knetterhard geluid op, hetgeen betekent dat 15 W al ruimschoots voldoende moet zijn voor
het gemiddelde gebruik. Toch heeft een stuk meer vermogen wel zijn voorde¬ len. Voor een goede geluidweergave is het van belang dat die delen van de muziek waarin de dynamiek vrij hoog is ook nog vervormingsvrij versterkt worden. Neem bijvoorbeeld een paukenslag. Deze is al vrij snel een faktor tien harder dan het gemiddelde geluidsterktenivo, hetgeen het tienvou¬ dige vermogen vraagt ten opzichte van het gemiddel¬ de. Bij het gegeven dat 3 W zo'n beetje het maximale gemiddelde vermogen is wat we gebruiken, moeten we dus een versterker hebben
van 30 W om zonder pro¬ blemen de pieken in de mu¬ ziek vervormingsvrij te kun¬ nen weergeven. Het vermo¬ gen van 15 W is dus toch aan de lage kant en het zou mooi zijn als we op de een of andere manier de twee versterkers in het IC kunnen koppelen zodat er één mono-versterker ontstaat van 30 W. Dit houdt dan wel in dat we voor stereo twee IC's dienen te gebrui¬ ken, in plaats van één voor de totale versterker. We slaan een brug Om het uitgangsvermogen van een versterker te ver¬ groten, zijn er twee manie¬ ren: of we verhogen de voe-
i Figuur 1. In het inwendige van een TDA4935 zijn twee aparte versterkers onderge¬ bracht, die vrij gemakkelijk in een zogenaamde brugschake¬ ling verwerkt kunnen worden.
dings spanning of we zetten twee versterkers in een zo¬ genaamde brugschakeling. Bij de eerste methode moe¬ ten we natuurlijk rekening gaan houden met de maxi¬ male voedingsspanning voor de schakeling en als de grens in zicht is, blijft de tweede methode over. Hoe zo'n brugschakeling er uitziet, toont figuur 1. We hebben hier meteen maar de stereo-versie getekend, dus twee aparte brugverster¬ kers. Aangezien beide IC's iden¬ tiek zijn, hoeven we maar de werking van een kanaal te bespreken. Hiervoor ne¬ men we het linker kanaal. Vanaf volumepotmeter Pla wordt het ingangssignaal in tweeën gesplitst. Een deel gaat via C8 naar Al, terwijl het andere deel via C7 naar
A2 gaat. Opvallend is dat bij Al het signaal op de plus-ingang van de "opamp" (in feite is het meer dan al¬ leen een opamp) aangebo¬ den wordt, terwijl bij A2 het signaal op de min-ingang gezet wordt. Hierdoor is het uitgangssignaal van Al in tegenfase met het signaal uit A2, hetgeen wil zeggen dat als de spanning op pen 9 van hoog naar laag gaat de spanning op pen 1 dan van laag naar hoog gaat (zie kurve b en c in figuur 2). Waar de gelijkspanningskomponent van 12,5 V van¬ daan komt, vertellen we ver¬ derop. Door de juiste schakelwijze van de weerstanden Rf. . .Rh en Ri. . .Rl ver¬ sterkt Al net zoveel als A2 (te berekenen valt dat de versterkingsfaktor 31,6 be¬
draagt), zodat de signalen op pen 1 en 9 qua gemid¬ deld uitgangsnivo identiek zijn, alleen is het ene sig¬ naal ten opzichte van de 12,5-V-lijn gespiegeld. Zoals in het schema te zien is, hangt de luidspreker niet met een aansluiting aan massa, maar zijn beide aan¬ sluitingen verbonden met een uitgang van het IC. Hierdoor wordt de stroom door de luidspreker bepaald door de verschil van de spanning op pen 9 en 1, zodat we dus kunnen stel¬ len dat ULS = Ü9 - Ui. Bij de signalen in figuur 2b en 2c betekent dit dat de spanning over de luidspre¬ ker een echte wisselspanning geworden is (zie figuur 2d), waarvan de top-waarde overeenkomt met de dubbe¬ le topwaarde van de wis-
selspanningskomponent van het signaal in figuur 2b of 2c. Door de brugkonstruktie is de uitgangsspanning een faktor 2 groter geworden en als dezelfde luidsprekerimpedantie gehanteerd wordt, neemt het vermogen met, let wel, een faktor vier toe (twee versterkers van 15 W leveren in een brugscha¬ keling 60 W). Dit is dus het dubbele van hetgeen we no¬ dig hebben. Er zit echter nog een addertje onder het gras. Als de spanning ver¬ dubbelt en de weerstand blijft gelijk, dan zegt de wet van Ohm dat de stroom ook twee maal zo groot wordt. Hierop is het IC ech¬ ter niet berekend, zodat we er voor moeten zorgen dat de maximale stroom die één versterkertrap bij 15 W elex -
10-37
levert, bij een brugschake¬ ling niet overschreden wordt. De gemakkelijkste manier om dat te doen, is door de impedantie van de luidspreker te verdubbelen. In dat geval hebben we bij een brugschakeling wel ver¬ dubbeling van de spanning, maar blijft de stroom gelijk. Het vermogen neemt dan slechts een faktortwee toe, maar dat moeten we maar op de koop toe nemen. Let dus op: bij deze brug¬ versterker mogen we alleen luidsprekers gebruiken waar¬ van de impedantie groter of gelijk is aan 8 Q.
Asymmetrisch voeden Aangezien de IC's met een asymmetrische spannings¬ bron gevoed worden, moet er een truuk toegepast wor¬ den om toch een seminulpunt te kreëren. Dit wordt gedaan door de uit¬ gangsspanning op een DCspanning te superponeren die overeenkomt met de halve voedingsspanning. Op die manier is er, zoals in fi¬ guur 2 te zien is, voldoende uitstuurruimte voor de uit¬ gangsspanning. Met Re en Rd wordt de ge¬ lijkspanning opgewekt, die via Re, Ra en Rb naar de plus-ingangen van de twee "opamps" gevoerd wordt. Gezien de verhouding van de weerstanden Re en Rd is de spanning op de plus¬
ingangen niet gelijk aan de halve voedingsspanning (om precies te zijn is de gelijk¬ spanning 0,0158 Ub). Wat we echter niet moeten ver¬ geten is de versterkingsfaktor van Al en A2, zodat de DC-komponent gelijk wordt aan 0,0158 x 31,6 x Ub = 0,5 Ub. Er blijven nog een aantal onderdelen over waarvan we de werking nog niet ver¬ teld hebben. Om te begin¬ nen C3, C4 en C6. Dit zijn allemaal buffer- en ontkoppelkondensatoren. Zo ont¬ koppelt C4 de voedings¬ spanning en C6 de gelijk¬ spanning op pen 3, en zorgt C3 er voor dat de gelijkspanningskomponent op de plus-ingangen van Al en A2 netjes gebufferd wordt. De netwerkjes Rl/Cl en R2/C2 voorkomen tenslotte dat de versterker spontaan kan gaan oscilleren op een hoge frekwentie. De R/Cnetwerkjes sluiten namelijk de uitgang als het ware kort voor frekwenties boven het kantelpunt dat bepaald wordt door de waarde van de beide onderdelen. De voeding Figuur 3 toont dat we voor de versterker slechts een zeer simpele voeding nodig hebben. In feite is het na¬ melijk niet meer dan een trafo, een brugcel en een dikke elko. De overige on¬ derdelen zijn alleen ter verFiguur 2. Bij een brugverster¬ ker wordt het ingangssignaal (2a) door de twee eindtrappen dusdanig versterkt dat er twee identieke signalen ont¬ staan die alleen 180° uit fase zijn (2b, 2c). Worden beide uitfase-signalen opgeteld, dan ontstaat er een signaal dat de dubbele amplitude heeft ten opzichte van een van de versterkte signalen (2d).
10-38 — elex
Figuur 3. Een trafo, een brug¬ cel en een bufferelko zijn in feite alle ingrediënten van de voeding.
2x 1N4001
1000M 40V
10000M 63V
-0-0
w,
896131X-15
12V
fraaiing en verbetering van het ontwerp. Zo zorgen R5/C18 en R6/C17 er voor dat netstoringen onderdrukt worden en R7/D1 zijn nood¬ zakelijk om indikatie-LED D2 te laten branden. Elko C5 heeft als funktie om spanningsvariaties die ont¬ staan over de aansluitdraden van C16 op te vangen. De omvang van de feitelijke bufferelko (C16) is namelijk zo groot dat we deze niet op de print kunnen monte¬ ren en dus via draden aan¬ gesloten dient te worden. De funktie van het relais is hoogstwaarschijnlijk voor u onduidelijk. Toch is de aan¬ wezigheid wel gewenst. Zon¬ der het relais zou de ver¬ sterker na het uitschakelen nog geruime tijd blijven doordraaien op de lading die in C16 is opgeslagen. Hierbij zal het geluid lang¬ zaam en sterk vervormd uit¬ sterven. Door het relais
worden echter de luidspre¬ kers onmiddellijk na het uit¬ schakelen van de versterker afgeschakeld, zodat we van deze nare eigenschap geen last meer hebben. Zoals in het schema te zien is, raden we u aan om een net-entree te gebruiken waarin zowel de zekering als de schakelaar geïnte¬ greerd zijn. Dit spaart niet alleen een boel werk (er hoeft dan immers maar een gat gemaakt te worden), maar met zo'n entree is het gemakkelijker om aan de veiligheidsvoorschriften te voldoen, zoals we dat op pagina 5 beschrijven.
Sinus- en piekvermogen Door de eenvoudige opzet van de voeding, blijft de uit¬ gangsspanning niet echt konstant tijdens het gebruik. Er is immers geen sprake van spanningsstabilisatie,
zodat de bufferelko alle stroompieken moet opvan¬ gen. Bij grotere belastingen neemt echter de bufferende werking af en daalt daar¬ door de uitgangsspanning. Aangezien het uitgangsver¬ mogen echter ook afhanke¬ lijk is van de voedingsspan¬ ning, daalt ook dit. Hier¬ door kan de versterker niet kontinu 30 W leveren. Bij metingen is gebleken dat het uitgangsvermogen bij 20 W blijft steken als we de versterker met een sinus uit¬ sturen. Dit is dan ook het vermogen dat wel aange¬ duid wordt met het "sinusvermogen", maar aan dit ge¬ geven hebben we in feite niet veel. Zoals we al gesteld hebben, bevat de meeste muziek een groot aantal pieken die het tien¬ voudige vermogen vragen. Aangezien onze versterker een piekvermogen van 30 W nog prima kan ver-
werken en 3 W in een doorsnee huiskamer al vol¬ doende geluidsdruk weet voor te brengen, weten we dat het piekvermogen ruim¬ schoots voldoende is. Een print waar alles op zit Zoals in figuur 4 te zien is, past alles (behalve de trafo, elko Cl 6 en de volumepotmeter) keurig op een print. De layout is zo ontworpen dat u zelfs met een watervaste viltstift de banen op het koper kunt tekenen, zo¬ dat u de print niet fotogra¬ fisch hoeft te vervaardigen. Door het geringe aantal on¬ derdelen zal het volsolderen van de print nagenoeg geen problemen op hoeven te le¬ veren. U moet er alleen op letten dat u de elkds, de di¬ oden en de IC's korrekt plaatst (let op: bij IC1 komt pootje 1 rechts, terwijl bij IC2 deze aansluiting links
elex — 10-39
Figuur 4. De komplete ver¬ sterker, behalve buffer-elko C16 en potmeter PI, past op dit kleine printje.
Onderdelenlijst R1 . . . R4 - i S R5,R6 - 330 Q R7 = 1,8 kQ PI = 1 kfi log. stereo C1,C2,C6. . . C 1 0 , C 1 3 . . . C15 = 220 nF C3,C11 = 100piF/40 V r a diaal C4 f C12,C17,C18 = 100 nF C5 = 1000 nF/40 V radiaai C16 = 10.000 MF/63 V
beker-elko C19 = 470 fiF/40 V radiaa! D1,D3,D4 = 1N4001 D2 = LED rood B1 = brugcel 5 A bijv. Facon BB36933 IC1.IC2 = TDA4935 TR1 = trafo 2 x 9 V/ 50 VA ILP21011 K1 = net-entree met scha¬ kelaar en zekeringhouder K2,K3 = tulp-chasstsdee! voor geïsoleerde montage K4.K5 = LS-aansluitblok met veerkontakt Rel = relais 12 V/5 A met twee wissel kontakten bijv. V23037 A0002-A101 F1 = zekering 630 mA traag koelplaat (hoekprofielj bijv, WP 40/30-100 metalen kast
komt). Alleen de montagewijze van de brugcel is vrij afwijkend. Dit onderdeel wordt namelijk op de print geschroefd, waarna u met korte dikke draden de aan¬ sluitingen met de print tot stand brengt. Het laatste wat u op de print monteert, is het koelprofiel. Aangezien dit wat anders verloopt dan u nor¬ maal gewend bent, zullen we dit stap voor stap aan de hand van figuur 5 met u doornemen. Allereerst maakt u een stel 10-40 — elex
afstandsbusjes die zo lang zijn dat het koelprofiel (in dit geval een haaks om¬ gebogen stuk zwart geëloxeerd aluminium) net op het kunststof van de IC's rust. Nu kunnen de gaten afgetekend en geboord wor¬ den. Vervolgens maakt u van stevig aluminium twee plaatjes ter grootte van de koellippen van de IC's. Hier¬ in boort u een gat, zodat u met het plaatje het IC strak tegen de koelplaat aan kunt schroeven (de koellip is zo dun, dat het plaatje er voor
moet zorgen dat het totale oppervlak van de lip kontakt maakt met de koel¬ plaat). Vergeet overigens niet om warmtegeleidende pasta tussen koellip en -profiel te smeren, om zo¬ doende een optimale warmte-overdracht te krij¬ gen. Is de print klaar, dan kunt u hem in een geschikte meta¬ len kast gaan bouwen. Hoe u dat moet doen, toont het bedradings schema in figuur 6. Neem voor de bedrading aan de ingangskant dun af-
geschermd snoer en zorg er voor dat de massa-draden op de getekende manier aangesloten worden. Hierbij dient u voor de ingangsbus¬ sen tulp-chassisdelen te ge¬ bruiken die geïsoleerd op¬ gesteld kunnen worden. Ge¬ bruik niet de normale volle¬ dig metalen chassisdelen, omdat daarmee de kans op aardlussen zeer groot is. Als laatste verbindt u een van de massa-aansluitingen van de print via een stuk dik snoer met de kast. Hiermee is de bouw achter
i Figuur 5. Bij de TDA4935 moet de koelplaat op een af¬ wijkende manier gemonteerd worden. Figuur 6. Het bedradings¬ schema voor de versterker. Zorg er voor dat alle verbin¬ dingen aan de ingang met af¬ geschermd snoer gemaakt worden.
896131X-11
elex -
10-41
de rug en kan de versterker gebruikt worden om het line-out-signaal van bijvoor¬ beeld een CD-speler, een tuner of een cassette-recorder te versterken. Wie graag meerdere apparaten op de versterker aan wil sluiten, zal echter nog een paar maanden moeten wachten. Op dit moment zijn we na¬ melijk druk in de weer om een bijpassende voorversterker te ontwerpen, die we aan het einde van dit jaar hopen te publiceren.
Nog enkele waarschuwingen Allereerst aangaande het punt veiligheid. Omdat het de bedoeling is dat de ver¬ sterker straks uit het lichtnet gevoed wordt, moet u terdege rekening houden met de veiligheidsvoorschrif¬ ten zoals die omschreven zijn op pagina 5. Aangezien het 220-V-circuit door toe¬ passing van een net-entree
De opgave van vorige maand zal voor velen eerder een nadenker zijn geweest dan een nadenkertjè. Ook voor ons was het al een aardig probleem om de juiste kurve bij de schema's te maken en om eerlijk te zijn, hebben we zelfs de hulp van de computer in moeten roepen om de exakte vorm te berekenen. Gelukkig is het achterhalen van de goede kombinaties wat gemakkelijker, omdat er een paar eenvoudige sche¬ ma's tussen zitten. Pak de Elex van afgelopen maand er maar bij (we drukken deze keer niet weer alle fi¬ guren af), dan laten we u zien hoe de "vork in de steel zit". De simpelste is 2. Dit is na¬ melijk een normale potmeterschakeling, waarbij de uit¬ gangsspanning bij verdraai¬ ing van 1 naar 2, lineair af¬ neemt vanaf de batterij spanning tot nul. De enige grafiek die zo'n verandering toont, is E en dat is dan
10-42 - elex
met geïntegreerde zekering¬ houder en schakelaar geluk¬ kig vrij klein is, valt dit alle¬ maal reuze mee. Zorg er wel voor dat de bedrading van het entree netjes vastgesoldeerd wordt en vergeet niet om deze lassen met krimpkous te isoleren. Plak ook een kopie van figuur 7 ach¬ terop de kast, om ook wat betreft het punt "opschrif¬ ten" te voldoen aan de norm. Een tweede belangrijk punt waar u bij het loskoppelen van de luidsprekers op moet letten, is het feit dat er op alle aansluitingen een gelijk¬ spanning staat (ten opzichte van massa) van ruim 12 V. Verbindt u per ongeluk een van de luidsprekeraansluitin¬ gen met massa (bijv. de kast), dan gaat er een be¬ hoorlijk grote gelijkstroom lopen, waar de IC's helaas niet tegen kunnen. Ze zijn namelijk niet kortsluitvast, dus wees dus beducht op
ook de juiste. [ets moeilijker is schakeling 1. Ook hier kunnen we met de potmeter de spanning li¬ neair regelen vanaf de voe¬ dingsspanning, maar door de weerstand in serie wordt de uitgangsspanning nooit nul en is dus C de bijbeho¬ rende kurve. Schakeling 3 lijkt heel inge¬ wikkeld, maar in feite valt dat reuze mee. Verdraaien we de potmeter van 1 naar 2, dan zal allereerst de uit¬ gangsspanning dalen totdat de loper in de middenstand staat. Daarna loopt de spanning weer op, omdat Dunt 2 immers met 1 verDonden is. Hieruit valt te «mkluderen dat bij deze schakeling grafiek F hoort,
1
__r—
896141X-11
dit gevaar! Eventueel zou u kunnen proberen om de kast niet met massa te ver¬ binden. Er is dan wel een grotere kans op brom, om¬ dat de afschermende wer¬ king van de kast verdwenen is. Sluit de luidsprekers voor een goede stereo-weergave dusdanig aan dat linker- en rechterkanaal in fase zijn. Om dit te vergemakkelijken, hebben we op de print de uitgangen die in fase zijn met een stip gemerkt, lot slot willen we nogmaals be¬ nadrukken dat de luidspreker-impedantie niet kleiner dan 8 Q mag zijn. (896131)
alleen is het misschien niet onmiddellijk duidelijk waar¬ om er een kromme lijn ont¬ staat. De verklaring hiervoor is echter vrij simpel. Het deel van de potmeter tussen punt 1 en de loper staat parallel met het stuk tussen de loper en punt 2, en deze parallelschakeling zorgt er voor dat de weerstands¬ verandering niet meer lineair verloopt. Over schakeling 5 kunnen we kort zijn. Deze is name¬ lijk vrijwel identiek aan 3 al¬ leen zijn potmeter en weer¬ stand van plaats verwisseld. Hierdoor verloopt de span¬ ning van 0 V tot een be¬ paalde waarde en weer te¬ rug naar 0 V (kurve A). Blijven er nu nog twee over, namelijk 4 en 6. Voor beide schakelingen geldt dat bij verdraaiing van 1 naar 2 de uitgangs spanning vanaf de voedingsspanning tot nul te regelen is. De vaste weer¬ stand in 4 zorgt er alleen voor dat het verloop in het begin vrij vlak is omdat de invloed van de potmeter nog vrij gering is (kurve B). Bij 6 veroorzaakt de vaste
7 Elex 220V^
50Hz
m
NO.896131X F=630mAT
Figuur 7. De veiligheidsnorm schrijft voor dat u een kopie van deze figuur achter op de kast moet plakken.
aardlus: Wanneer de massa in een schakeling via verschillende verbin¬ dingen met de metalen kast is verbonden, ont¬ staat er een spoel van één winding (lus), die vrij gemakkelijk allerlei stoorvelden op kan pikken.
spanningsdeler een vrij vlak verloop in het midden, zo¬ als in grafiek D weergege¬ ven is. Voor de goede orde zetten we alles nogmaals op een rij:
bij bij bij bij bij bij
1 2 3 4 5 6
hoort hoort hoort hoort hoort hoort
C E F B A D
Hopelijk had u ook deze kombinaties, zodat u met een gerust hart aan de op¬ gave van deze maand kunt beginnen. Hierbij gaat het om de schakeling in figuur 1 en de vraag is om wat voor soort filter het gaat: A B C D
een een een een
laagdoorlaatfilter hoogdoorlaatfilter banddoorlaatfilter bandsperfilter
Tot volgende maand.
transistorin-bedrijf-tester voor PNP- en NPN-transistoren ontwerp: R. Ebeling
Transistortesters zijn in vele soorten en maten te krijgen, afhankelijk van het bedrag dat men er voor wil neertellen. De transistor-in-bedrijf-tester uit dit artikel kan voor heel weinig geld gebouwd worden en is zo opgezet, dat de te testen transistor alleen in uitzonderingsgevallen uit de schakeling gesoldeerd hoeft te worden.
Het winnend ontwerp van onze Elex-ontwerpwedstrijd (februari '89) heeft u in het oktobernummer van Elex kunnen bestuderen. Bijgaand artikel beschrijft het ontwerp dat de tweede prijs kreeg. De transistor-in-bedrijf-tester is uitgedacht door dhr. R. Ebeling te Alkmaar, een trouwe Elex-lezer en elektronica-knutselaar van midden dertig (zie foto). Na een elektronica-opleiding gevolgd te hebben aan de LTS/ETS en de studies VEV-I/II gedaan te hebben, werkt dhr. Ebeling thans als hoofdmonteur elektro bij de dienst openbare werken te Amsterdam. In zijn vrije tijd houdt hij zich behalve met elektronica ook nog met handboogschieten bezig.
elex — 10-43
Figuur 1. De tester bestaat uit twee astabiele multivibratoren; de bovenste is voor het testen van PNP-transistoren en de onderste voor NPNexemplaren.
PNP 1
NPN
1N4148
896127X-11
Het testen van transistoren kan op de eenvoudigste ma¬ nier door middel van een "diode-test" geschieden. Men meet dan met behulp van een universeelmeter of er in de transistor twee korrekt werkende dioden aanwezig zijn, namelijk de basisemitterdiode en de basiskollektordiode. Deze test zegt echter niet of de tran¬ sistor ook nog als transistor werkt, en dus als verster¬ kend element funktioneert. Om die reden kan de tran¬ sistor het beste getest wor¬ den, door hem als verster¬ kend element te schakelen, en te kontroleren of er in¬ derdaad nog versterking plaats heeft. Het is bij zo'n test dan wel handig, als men de te testen transistor niet (of hooguit in een enkel geval) uit de schakeling hoeft te verwijderen. De transistor-in-bedrijf-testei uit dit artikel voldoet aan de zojuist geformuleerde wen¬ sen. De tester zorgt ervoor dat de te testen transistor als versterker wordt ge¬ bruikt; bovendien mag de transistor gewoon in de schakeling blijven zitten.
Het principe De tester is gebaseerd op een tweetal astabiele multi¬ vibratoren (AMV). Hiervan wordt er telkens maar één tegelijk gebruikt. Als we naar het schema van de schakeling in figuur 1 kij¬ ken, dan zien we dat deze twee multivibratoren boven elkaar zijn getekend. Omdat een astabiele multivibrator altijd over twee transistoren
10-44 - elex
moet beschikken, blijkt uit figuur 1 dat de transistor¬ onder-test ofwel in de bo¬ venste, ofwel in de onderste AMV als "tweede transistor" dienst doet. Op welke van de twee multivibratoren de transistor op dat moment is aangesloten, hangt van de stand van schakelaar SI af. Deze heeft drie standen: een middenstand voor "uit" (dus voor het onderbreken van de voedingsspanning), een bovenste stand voor het testen van PNPtransistoren en een onderste stand (zoals getekend) voor NPN-transistor-tests. De schakelaar bepaalt welke AMV van voedingsspanning wordt voorzien en op welke van de twee AMV's de testtransistor wordt aangeslo¬ ten. De bovenste AMV dient voor het testen van PNP-transistoren en de on¬ derste voor NPNtransistoren. Indien de transistor in orde is en ook korrekt is aan¬ gesloten, werkt hij als ver¬ sterker. Er zal dan onmid¬ dellijk een oscillatie in de AMV optreden. Laten we voor het volgen van het oscillatie-circuit een blik op figuur 1 werpen, en ervan uitgaan dat er een NPNtransistor getest wordt (schakelaar in aangegeven stand). Om oscillatie moge¬ lijk te maken, moeten de in¬ gangen en de uitgangen van T2 en de te testen transis¬ tor wederzijds met elkaar verbonden zijn. Doordat bij een AMV de kollektor van de ene transis¬ tor via een konden sator met
spanning in geleiding willen de basis van de andere komen. Dit zouden ze ook transistor verbonden is (en zonder meer doen, indien vice versa), zal de ene tran¬ C2 en C4 uit de schakeling sistor de andere, afhankelijk van het nivo van zijn kollek- verwijderd zouden worden. Bij een NPN-transistor die torspanning, in geleiding in geleiding komt, gaat de kunnen brengen of laten kollektorspanning van hoog sperren. Bij een AMV zal naar laag. Door de aanwe¬ de ene transistor in gelei¬ zigheid van C2 kan deze ding zijn op het moment hoog-laag-overgang die van dat de andere spert; daarna de kollektor van T2 af¬ spert nummer één en ge¬ leidt nummer twee. Doordat komstig is, naar de basis van de test-transistor wor¬ dit proces zich telkens blijft herhalen, kunnen we van de den doorgegeven en deze transistor doen sperren. kollektoren van beide tran¬ Omgekeerd kan het laag sistoren een blokspanning worden van de kollektor afnemen. De twee met el¬ van de test-transistor door kaar verbonden transistoren C4 aan de basis van T2 vormen dus een blokgolfgedoorgegeven worden en nerator. Hoewel de werking deze transistor laten sper¬ van deze blokgolfgenerator ren. veel lijkt op een versterker waarvan de uitgang met de Bij het inschakelen van de eigen ingang is verbonden voedingsspanning willen zo¬ (zodat de hele zaak gaat wel T2 als de testtransistor oscilleren), is hiermee nog tegelijk in geleiding komen; niet verklaard hoe de blok¬ beide kollektoren willen dan golfgenerator kan starten. tegelijk laag worden. Door¬ Bovendien werken de beide dat het "laag" van de kollek¬ transistoren meer als scha¬ tor van ene transistor de kelaars dan als gewone ver¬ basis van de andere transis¬ sterkers (versterkers zijn im¬ tor ook laag maakt, wil de mers meestal voor analoge geleidende transistor de an¬ signalen bedoeld, terwijl dere tor laten sperren. Dit deze schakeling blokspansperren houdt op, zodra de ningen levert). kant van de elko (C2 of Om uit te leggen hoe het , C4) die met de transistor¬ starten van de blokgolfgene- basis is verbonden, door R6 ratoren in zijn werk gaat, of R7 tot boven de 0,6 volt nemen we de onderste is opgeladen. Dan komt de AMV als voorbeeld. Hoewel desbetreffende transistor in beide "schakelaars" (T2 en geleiding. Het laag worden de test-transistor) tijdens van de kollektorspanning het genereren afwisselend dat door dit in geleiding ko¬ geheel open of dicht zijn, men plaatsheeft, doet echter zijn de waarden van R7 en de andere transistor sper¬ R6 zodanig gekozen, dat ren, totdat de kondensatorbeide transistoren bij het in¬ plaat die aan zijn basis schakelen van de voedings¬ vastzit op een spanning van
Figuur 2. De komponentenopstelling van de schakeling voor opbouw op een Elex-print formaat 1. Figuur 3. Ons prototype werd in het lab opgebouwd en aan de tand gevoeld. Figuur 4. Na getest te zijn, werd het prototype in een net¬ te behuizing ondergebracht.
Onderdelenlijst R1,R8 = 220Q R2,R3,R6,R7 « 1 kQ R4,R5 = 100Q R9,R10 = 120! = 100 KF 6 V = 330 KF 6 V D1,D2 = LED 5 D3,D4 = 1N4148 T1 = BC557B T2 = BC547B S1 = wisselschakelaar dubbelpoiig, met middenstand
Geschatte bouwkosten: zonder print en behuizing circa f 10,-
boven de 0,6 volt komt. Doordat dit spelletje zich telkens herhaalt, hebben we met een tweetal om de beurt openende en sluitende schakelaars te doen. Welke transistor bij het starten als eerste in geleiding komt, wordt bepaald door de zeer geringe ongelijkheid tussen de linker en de rechter helft van de AMV. Bij volkomen symmetrie zou de blokgolfgenerator dus niet eens kunnen starten. De blokgolf die door de desbetreffende AMV gepro¬ duceerd wordt, heeft een vrij lage frekwentie. Deze wordt bepaald door de rela¬ tief grote waarden van C2 en C4 (onderste AMV) en Cl en C3 (bovenste AMV). Ook oefent de aangesloten test-transistor wat invloed op de oscillatie-frekwentie uit. Omdat het wel of niet oscil¬ leren van de AMV en de frekwentie van het oscilleren als indikatie moeten dienen, zijn in de kollektorleidingen van T l en T2 de LED's Dl en D2 aangebracht. Deze maken de kollektorstromen van T l en T2 zichtbaar, en verraden dus of er eigenlijk wel oscillatie plaats heeft, en indien ja, hoe hoog de oscillatie-frekwentie is. Opbouw en gebruik De schakeling past heel
goed op een Elex-print for¬ maat 1. In figuur 2 is de komponenten-opstelling hiervoor te zien. Ons proto¬ type (figuur 3) werd nader¬ hand in een mooi kastje in¬ gebouwd (zie figuur 4). Zoals gezegd, hoeft men de te testen transistor in de meeste gevallen niet uit de schakeling te solderen; een uitzondering hierop vormen transistoren die in de scha¬ keling van relatief lage parallel-weerstanden voor¬ zien zijn, en daardoor een onjuiste fout-indikatie geven. Deze soldeert men even uit de schakeling en verbindt ze dan opnieuw met de tes¬ ter. Indien de transistor niet defekt is, dan moet een van de LED's gaan knipperen. Omdat veel transistoren (bij lage spanningen!) ook nog als versterker kunnen wer¬ ken, indien de kollektor en emitter verwisseld zijn, knip¬ pert de LED ook bij verwis¬ selde emitter- en kollektortestklemmen, maar wel veel sneller dan normaal. Als de LED langzaam knippert, dan is dus alles in orde: men weet dan dat de tran¬ sistor nog werkt en dat deze goed op de testklemmen is aangesloten. Door de schakelaar afwisse¬ lend in de stand PNP of NPN te zetten, kan men er ook achter komen, of men
met een PNP- of een NPNtransistor te doen heeft. Wel doet men er goed aan, om de schakelaar bij het omschakelen even in zijn middenstand te laten staan voor het ontladen van de elko's; doet men dit niet, dan kan de desbetreffende AMV soms wat startproblemen hebben. (896127X)
elex — 10-45
toondekoder
schakelen met een toon De meeste schakelingen in Elex vormen een afgerond geheel en alles tussen de eventuele in- en uitgangen ligt volledig vast. Deze keer hebben we wat anders voor u in petto: een schakeling die een relais laat aantrekken als er een bepaalde toon aangeboden wordt. Waarvoor deze funktie echter te gebruiken is, laten we op een paar voorstellen na aan u over. Er zijn heel wat toepassin¬ gen te bedenken waarbij een toon of een kombinatie van tonen gebruikt wordt om een gewenste schakel¬ handeling uit te voeren. De bekendste is wel de telefoon met druktoetsen. Hierin zit¬ ten een stel oscillatoren, die door het indrukken van de toetsen een aantal specifie¬ ke toontjes produceren. Door een serie van deze piepjes op de lijn te zetten, reageert de centrale met het doorverbinden naar het ge¬ wenste abonnee-nummer. Dat er in een centrale een vrij uitgebreide schakeling 10-46 — elex
gebruikt wordt om de tonen te dekoderen, spreekt voor zich. Wanneer we niet de¬ zelfde hoge eisen als de PTT aan de dekoders stel¬ len, dan kan het gelukkig ook simpeler. Al jaren bestaat er namelijk een heel aardig IC, waarin alle elek¬ tronica verwerkt is voor een goed werkende toondeko¬ der. Het IC waar het om gaat, is de NE567 en zoals in figuur 1 te zien is, heb¬ ben we nagenoeg geen ex¬ tra onderdelen nodig voor de gewenste schakeling. Let wel: we hebben de schake¬ ling dubbel uitgevoerd, zo¬
dat er twee relais gestuurd kunnen worden.
Vergelijken van tonen Hoe het IC precies werkt, is vrij lastig om te verklaren, vandaar dat we maar een globale funktie-omschrijving geven. Het belangrijkste deel in het inwendige is een oscillator, waarvan de frekwentie bepaald wordt door het RC-netwerkje C4-R1/P2 (of C8-R2/P4 voor IC2). Naast deze oscillator bevat het IC een vergelijkerschakeling, die de frekwentie van
het oscillatorsignaal en het signaal op pen 3 van het IC met elkaar vergelijkt. Alleen als beide frekwenties exakt gelijk zijn, stuurt de vergelijker een transistor aan, die daardoor gaat geleiden. Via pen 8 kan er dan een stroom gaan lopen, waar¬ mee in ons geval een relais bekrachtigd wordt. Aangezien de NE567 nogal kritisch is aangaande het nivo van het ingangssignaal, wordt elk IC voorafgegaan door een instelpotmeter. Zijn namelijk de nivo's te groot, dan is er een reële kans dat de dekoder niet
i Figuur 1. De NES67 bevat alle belangrijke onderdelen voor een selektieve toonschakelaar. Figuur 2. Op dit printje passen twee komplete toondekoders. Eventueel kunnen meerder printen parallel geschakeld worden.
On derde lenlijst R1.R2 = 4,7 k ö P1.P3 = 50 kQ instel P2.P4 = 25 kQ instel C1,C5,C10 = 100 nF C2,C3,C6,C7 = C4,C8 = 68 nF C9 = 330 nF Cl 1 = 10JJF/16 V Y
7805
meer selektief is en op meerdere tonen reageert. Ook een eventuele gelijkspanningskomponent op het ingangssignaal kan het funktioneren van de toondekoder verstoren. Vandaar dat het signaal via een kondensator op de ingang van de IC's aangeboden wordt. We zijn er dan van verze¬ kerd dat er alleen een wisselspanning in het IC te¬ rechtkomt. Het derde IC in de schake¬ ling is geen toondekoder. Zoals misschien wel duide¬ lijk is, gaat het hier om een spanningsregelaar, die een stabiele 5-V-voeding voor IC1 en IC2 verzorgt. Hier¬ door is het mogelijk om de schakeling vanuit een goed¬ kope netadapter te voeden. Veel meer valt er eigenlijk niet over de schakeling te zeggen, zonder al te veel uit te moeten weiden. Vandaar dat we snel over gaan naar het volgende onderwerp. Bouw In figuur 2 is te zien dat we voor de toondekoder een e'chte print-layout ontwor¬ pen hebben, alleen zult u zelf de print moeten ver¬ vaardigen. Door het voe¬ dingsgedeelte is dit helaas
D1,D2 = 1N4148 IC1,IC2 = NE567 IC3 = 7805 RE1,RE2 = 5-V-rela netadapter
geen symmetrische print ge¬ worden, zodat het niet mo¬ gelijk is om slechts een helft te maken als u maar een toon wenst te dekoderen. In dat geval is het natuurlijk wel toegestaan om slechts de helft van het aantal on¬ derdelen te monteren. Het opbouwen van de scha¬ keling zal u niet veel moeite kosten en als u er voor zorgt dat alle komponenten op de juiste plaats gemon¬ teerd worden, dan zal de schakeling zeker werken. Let echter wel op de polari¬ teit van C l l , de IC's en de beide vrijloopdioden Dl en D2. Draait u deze onder¬ delen om, dan zal dat zeker tot problemen leiden.
Afregelen en gebruik Tot nu toe hebben we het alleen gehad over het deko¬ deren van een toon, maar daarvoor hebt u natuurlijk wel een signaal nodig waar¬ op de schakeling kan reage¬ ren. In principe kan daar al¬ les wat piept of fluit voor gebruikt worden, zodat er dus nogal wat mogelijke signaalbronnen zijn. We hebben eens rondgeneusd naar apparaten die keurige schakeltonen opelex - 10-47
Figuur 3. Deze speelgoedpiano is een goedkope en goed werkende toonfabriek voor de dekoders.
wekken en liefst meerdere tonen tegelijkertijd kunnen produceren, zodat de beide toondekoders vanuit één stuureenheid bediend kun¬ nen worden. In de speel¬ goedwinkel kwamen we een elektronisch kinderpianootje tegen voor nog geen vijf gulden, dat een uitstekende toonproducent bleek te zijn. Vandaar dat we ons niet de moeite genomen hebben om een aparte schakeling te ontwerpen. Op de foto in figuur 3 ziet u zowel het uiterlijk als het¬ geen er in het kastje zit van het door ons gebruikte pianootje. Om de toondeko¬ ders af te kunnen regelen, verbindt u de beide ingan¬ gen met één van de aanslui¬ tingen van de piëzo-zoemer van het pianootje (de ande¬ re aansluiting van de zoe¬ mer verbindt u met massa). Vervolgens stelt u PI en P3 halverwege in en sluit u de voedingsspanning aan. Wanneer nu één van de toetsen ingedrukt wordt en tegelijkertijd P2 of P4 ver¬ draaid wordt, dan zal het bij de instelpotmeter beho¬ rende relais op een gegeven moment bekrachtigd wor¬ den (eventueel PI of P3 iets verder opendraaien als er geen reaktie volgt). Draai nu de nivo-potmeters (PI of 10-48 — elex
P3) zover terug dat de re¬ lais nog net goed aantrek¬ ken, zonder dat daarbij rare ratelende bijgeluiden optre¬ den. Gebeurt dat wel, dan kan het verdraaien van de frekwentiepotmeters P2 of P4 uitkomst bieden. Het spreekt voor zich dat u de beide toondekoders zo afregelt dat de beide relais elk bij een andere toon aan¬ trekken. Aangezien het pianootje echter nogal wat hogere harmonischen pro¬ duceert, kan het voorko¬ men, dat de dekoder rea¬ geert op zowel een hoge als een lage toon. Wanneer de schakeling echter zo afgere¬ geld wordt dat hij alleen geaktiveerd wordt door tonen uit het middengebied van de piano, dan zult u daar nooit last van hebben. Naast de harmonischen hebben de pianootjes nog een nadeel, dat vooral bij het afregelen aardig kan opspelen. Drukken we na¬ melijk een toon in en hou¬ den de toets vast, dan zal na korte tijd de toon ver¬ dwenen zijn. Drukken we echter niet één keer op de toets, maar een groot aantal malen kort achter elkaar, dan blijft het signaalnivo na¬ genoeg konstant en kunnen de potmeters betrouwbaar afgeregeld worden.
Figuur 4. Wanneer u de toon¬ dekoder kombineert met de dia-oven/loeier uit het mei¬ nummer, dan krijgt u een vol¬ automatische dia-presentator.
Een toepassing Om u niet met een schake¬ ling op te schepen waarvan het gebruik vrij duister is, laten we u een voorbeeld zien waarbij de toondekoder uitstekende diensten kan bewijzen. In het mei¬ nummer van dit jaar hebben we namelijk een dia-over¬ vloeier gepubliceerd waarbij de toondekoder gebruikt kan worden om de dia-pre¬ sentatie door een tape¬ recorder te sturen. Wat u daarvoor nodig hebt, toont figuur 4. Het belangrijkste onderdeel naast de toonde¬ koder is een stereo-cassetteof tape-recorder waarvan
Snoerhouder voor luidsprekerboxen F. Koops Luidsprekerboxen staan in de regel op een vaste plaats in de huiskamer opgesteld. De snoeren heeft men dan op de gewenste lengte afg*eknipt en zodanig langs de wand gelegd dat men er zijn nek niet over kan bre¬ ken. Bij mobiel gebruik van
Sluiten we een mikrofoon een kanaal gebruikt wordt met versterker op de dekoom de muziek en het komder aan, dan kunnen we de mentaar bij de dia's op vast schakeling ook gebruiken te leggen, terwijl het andere om draadloos deuren te kanaal dienst doet voor het vastleggen van de komman- openen, etc. Een andere do-piepjes voor "dia vooruit" toepassing is de schakeling of "dia achteruit" (PI en P3 als deurbelinstallatie in studenten-flats te gebruiken. moeten dan wel afgeregeld worden op het uitgangsnivo Via één draad en ook weer met behulp van het van de recorder). De tekening spreekt hopelijk pianootje is het mogelijk om een groot aantal bellen te voor zich, zodat we daar¬ bedienen. Wie echter even over niet veel hoeven uit te weiden. Het is uiteraard ook nadenkt, kan zelf misschien nog wel een aantal nuttige mogelijk om slechts één toepassingen voor dit uiter¬ projektor op deze manier te mate handige schakelingetje sturen, waarbij de overvloeibedenken. elektronica natuurlijk ook niet nodig is. (896123X)
luidsprekerboxen, wat bij muziekgroepen kan voorko¬ men, ligt dit geheel anders. Men moet dan vóór ieder optreden de hele geluids¬ installatie uitladen, op het podium opstellen en daarna de hele zaak op elkaar aan¬ sluiten. Men weet van tevo¬ ren nooit precies hoe lang de verbindingen tussen de luidsprekerboxen en de ver¬ sterkers moeten zijn. Het gevolg hiervan is een lange kluwen draad die aan de
luidsprekerbox bengelt en die maar al te vaak na het optreden weer ontward moet worden. Een van onze lezers be¬ dacht een oplossing voor dit probleem. Hij monteerde twee kapstokhaken in te¬ gengestelde richting op de achterzijde van een luidspre¬ kerbox en wikkelde hierop het luidsprekersnoer. Door deze handige oplossing kan men onder alle omstandig¬ heden het snoer precies tot de gewenste lengte afwikke¬ len en behoren (onge¬ wenste) chaotische podiumscènes tot het verleden.
vrijloopdiode: Bij het onderbreken van een stroom door een spoel ontstaat er een zelfinduktie-spanning (bobine-effekt). Deze spanning wordt veroor¬ zaakt door het plotselin¬ ge afbreken van het in de spoel aanwezige mag¬ netisch veld. De spoel probeert door het opwek¬ ken van de nodige span¬ ning de stroom in stand te houden. Om te voor¬ komen dat deze span¬ ning te hoog oploopt (en daardoor schade kan veroorzaken in de omrin¬ gende elektronica), wordt een vrijloopdiode aange¬ bracht, zodat even een stroom kan blijven lopen en het magnetische veld zich kan afbouwen.
(896055X) elex - 10-49
KGMPGNtNrtN Weerstanden
Hoeveel ohm en hoeveel farad?
Meetwaarden
worden met R aangegeven. Door middel van ge¬ kleurde ringen is de waarde erop gedrukt. De kleur-
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 meetwaar¬ den aangegeven. Die meetwaarden dient men als richtwaarden op te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen mogen maximaal 10% van de richtwaarden afwijken. De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 20 kQ/V.
\t s~\ r\ r\ tr> *-t I r* i fr\ I *~i + *
=
1
i]H
y
Ie kleur zwart
er -
bruin rood oranje
3
geel
4
2
-
(pico)
-
10"12
-
(nano) (micro}
-
10"9
fj
-
=
10"6
=t een miljardste = een miljoenste
m
-
p n
\
\
\
tolera ntie in%
nullen
0
-
1
0
2e2 cijfer
± )% ±2%
(X)
3
(K)(l
-
4
0000
-
groen
5
5
00000
blauw
6
t>
000000
violet grijs
7
7
-
8
8
-
-
±0.5% -
wit
9
9
-
goud
-
-
x0,l
± 5%
zilver zonder
-
-
xO.01
+ 10%
-
-
-
± 20%
Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 Q 10% geel-violet-oranje-zilver: 47.000 Q = 47 kQ 10% (in Elex-schema's: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 Q = 1,5 MQ 5% (in Elex-schema's: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstan¬ den gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%). Tenzij anders aangege¬ ven worden %-watt-weerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.
Potentiometers oftewel potmeters worden met P aangegeven. Het zijn speciale weerstanden met een verstelbaar sleepkontakt. Met dat sleepkontakt wordt een deel van de spanning die over de hele potmeter-weerstand staat, afgetakt. Met een schroevedraaier instelbare, zogenaamde instelpots, kosten ongeveer twee kwartjes; echte potmeters (met een as) zijn te koop vanaf ongeveer f 1,50.
= 10"3 - 103
=
een duizendste
M
(kilo! (Mega!
-
106
=
duizend miljoen
G
(Giga!
=
109
=
miljard
k
(milli)
een miljoenste van een miljoenste
Diverse tekensymbolen
Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 S 4^7= 4,7f/F = 0 000 0047 F
0
ingang
I
uitgang massa chassis aan nul
Kondensatoren zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aan¬ geduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wissel¬ spanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen be¬ vatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 IJF, dus tussen
lichtnet aarde
(
kruising zonder verbinding
draad (geleider)
verbindingen
F en F). De waarde is 1.000.000.000.000 1.000.000 op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aan¬ gegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; f403 = 0,03nF = 30 nF; 100 p (of niOO of n1l = 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 20% hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de ka¬ paciteit en van het materiaal waaruit de kondensa¬ tor is opgebouwd: 1 0,40 tot f 1,50.
afgeschermde kabel
schakelaar (open)
drukknop (open) aansluiting (vast) aansluiting (losneembaar) meetpunt
Elektrolytische kondensatoren (eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen IJJF en 10.000j/F). Ze zijn echter wel gepola¬ riseerd 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(4F/35 V kost zo rond f 0,40.
-10-
gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand
temperatuurgevoelige weerstand
TT
koptelefoon luidspreker
spoel
Variabele kondensatoren instelpotmeter
x
Evenals bij weerstanden bestaan ook bij kondensa¬ toren speciale instelbare uitvoeringen. Met een schroevedraaier instelbare "trimmers" kosten ca. f 1,—; variabele kondensatoren met een as zijn te koop vanaf ongeveer f 2,50.
spoel met kern
transformator
relais (kontakt in ruststand) trimmer draaispoelinstrument gloeilamp
potentiometer (potmeter) neonlampje
stereopotmeter
10-50 — elex
variabele kondensator
zekering
