ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1990-79 issue march

drie op een rij speelautomaat in zakformaat

disko-lights voor eindeloze lichteffekten

hex-probe ogfedke tester met cijferuitle^s 8

710966 H 002186

8 e jaargang nr. 3 maart 1990 ISSN 0167-7349

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: ing. K.S.M. Walraven

Uitgave van: Uitgeversmij. Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 0 4 4 9 0 - 8 9 4 4 4 Telex 56617, fax: 04490-70161

Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers bc.

Korrespondentie-adres: Postbus 121, 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: M. Landman Bourgognestraat 13, Beek (L) Elex verschijnt de eerste van elke maand. Het blad wordt ook uitgegeven in het Frans en in het Indonesisch. Elex,-Elektuur-databank: 24 uur per dag bereikbaar (behalve op maandagmiddag tussen 12.30 en 16.00 uur) voor informatie en bestellingen via computer, modem en telefoon (Viditel-systeem). Tel.: 04490-71850 Elex verschijnt rond de eerste van elke maand. Auteursrecht: Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, mikrofilm of op welke wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgeefster. De auteursrechtelijke bescherming van Elex strekt zich mede uit tot de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals tot de ontwerpen daarvoor. In verband met artikel 30 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opgenomen schakelingen slechts voor partikuliere of wetenschappelijke doeleinden vervaardigd worden en niet in of voor een bedrijf. Het toepassen van schakelingen geschiedt buiten de verantwoordelijkheid van de uitgeefster. De uitgeefster is niet verplicht ongevraagd ingezonden bijdragen, die zij niet voor publikatie aanvaardt, terug te zenden. Indien de uitgeefster een ingezonden bijdrage voor publikatie aanvaardt, is zij gerechtigd deze op haar kosten te (doen) bewerken; de uitgeefster is tevens gerechtigd een bijdrage te (doen) vertalen en voor haar andere uitgaven en aktiviteiten te gebruiken tegen de daarvoor bij de uitgeefster gebruikelijke vergoeding. Nadrukrecht: © Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1990 Printed in the Netherlands Grafische prod.: G.B.S., Beek (L)

Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), E. de Ruiter b c , B.M.P. Romijn b c , ing. P.H.M. Baggen, ing. H.D. Lubben, ing. J.P.M. Steeman Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendrecht, ing. A.A.J.N. Giesberts, ing. A.M.J. Rietjens, ing. P.J. Ruiters,

InotWval lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers

3-2 - elex

Elex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n :

formaat 1:

(1/4 x euroformaat), 4 0 m m x 100 m m f 7,50/Bfrs. 148

formaat 2:

(1/2 x euroformaat), 8 0 m m x 100 m m f 12,50/Bfrs. 2 4 6

Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom

formaat 4 :

(1/1 x euroformaat), 160 mm x 100 m m f 20,-/Bfrs. 394 (zie afbeelding)

Techn. illustraties: L.M. Martin

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

Redaktiesekretariaat: M. Pardo G.W.P. van Linden

Fotografie: J.M.A. Peters Vormgeving/cover: C.H. Gulikers Abonnementen.' Th.H. Dewitte Jaarabonnement Nederland België buitenland f 57,50 Bfrs. 1190,- f 8 3 , Studie-abonnement f 4 6 , - (Bfrs. 952) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige lossenummerprijs geldt). Losse nummerprijs: Nederland f 5,75; België Bfrs. 119 Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer.

1986 86659 - Basisprint 86660 - 5 V netvoeding 86661 - experimenteerprint 86717 - + / - 15-volt-voeding 86681 - sinusgenerator 86688 - transistor als schakelaar 86723 - complementaire eindtrap 86687 - transistor en relais 86725 - astabiele multivibrator 86756 - mini-fm-ontvanger 86724 - bistabiele multivibrator 86765 - LCD-display (universeel) 1987 86766 - ingangsverzwakker 87640 - IR audiotransmissie 87022 - LED VU meter 87636 - éénknopstreinbesturing 87653 - fruitmachine 1988 85493 - wisselstraat-indikatie 886025 - auto-audio: regelversterker 886026 - auto-audio: inschakelautomaat 886027 - auto-audio: boosterprint 86799 - testprint opamptester 886034 - DC-ontvanger 886071 - dipmeter 886077 - tiptoets-orgal 886087 - transistor-kurve-tracer 80543 - meeluisterversterker (twee stuks) 886126 - auto-service-module 1989 886127 - VHF-ontvanger 896038 - dia-overvloeier 896140 - IC-monitor 1990 900006-1 - 2-meter-band-konverter 896150 - disko-lights

f f f f f f f f f f f f

34, - /Bfrs. 9,65/Bfrs. 15,20/Bfrs. 16,40/Bfrs. 12.40/Bfrs. 9,75/Bfrs. 10,40/Bfrs. 9,75/Bfrs. 10,90/Bfrs. 11,70/Bfrs. 10,60/Bfrs. 14,35/Bfrs.

670 190 300 323 244 192 205 192 218 234 212 287

M1,20/Bfrs. f 17,45/Bfrs. f 6,95/Bfrs. f 16,95/Bfrs. f 23,75/Bfrs.

224 349 139 334 468

f f f f f f f f f f f

290 547 293 365 200 545 301 792 312 322 321

14,70/Bfrs. 27,75/Bfrs. 14.85/Bfrs. 18,50/Bfrs. 10,15/Bfrs. 27,70/Bfrs. 15,30/Bfrs. 40,28/Bfrs. 15,85/Bfrs. 16,30/Bfrs. 16,25/Bfrs.

/ 29,75/Bfrs. 586 f 22,15/Bfrs. 436 f 31,60/Bfrs. 623 f 17,65/Bfrs. 348 f 27,10/Bfrs. 534

software: Commerciële zaken: H.J. Ulenberg

Druk: NDB, Zoeterwoude Distributie: Betapress B.V.

Voor het o p b o u w e n van Elex-schakelingen hebben w i j speciale standaardprinten o n t w o r p e n . Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien, dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een o n t w e r p uit Elex gebruikt kan w o r d e n . De gaatjes zijn geboord volgens het genormaliseerde raster 2 , 5 4 m m (1/10 inch), zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen.

Advertenties'. R.F.G.G. Troquet (hfd. adv. expl.) M.H. Bertram-Meijering (verkoop) P.J.M. Kunkels (adm.) Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

oktober '87 XSS-100 - telex voor MSX f 2 5 , - / B f r s . 493 (geformatteerde diskette met MSX.DOS.COM en COMMAND.COM opsturen) oktober '88 XSS-101 - digisimulator voor Atari 1040 ST 725. - / B f r s 493 (dubbelzijdig-geformatteerde 3 V4 "-diskette opsturen) Verzend- en administratiekosten / 5,00/Bfrs. 99 per bestelling. Elexprinten zijn in de meeste elektronica-zaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit blad, of tegen vooruitbetaling op giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V., Beek (L) (België: PCR 000-017-70.26.01) o.v.v. de desbetreffende print. Ook via de " d a t a b a n k " (zie kolofon) kan besteld worden.

maart 1990

DEZE MAAND inhoud

binnenkort Op het moment dat u dit nieuwe nummer voor u hebt, zijn wij natuurlijk al druk doende met Elex-april. Wat kunt u daarin zo'n beetje verwachten? Onze planning vermeldt een achttal bouwprojekten van zeer gevarieerd karakter. Die noemen we niet allemaal op maar, zoals we wel vaker doen, we pikken er twee uit, te weten een voeding en een "LEDskoop". Die voeding zal veel lezers aanspreken, want het gaat daarbij om een low-budget ontwerp met niettemin een regelbare uitgangsspanning en een maximum stroom van maar liefst 5 ampère. De LED-skoop is precies wat de naam al aangeeft: een schakeling waarmee signaalvormen weergegeven kunnen worden op een uit losse LED's opgebouwde "beeldscherm". Een heel bijzonder ontwerp! Volgende maand kunt u er alles over lezen.

zelfbouwprojekten drie op een rij speelautomaat in zaMom

disko-lights TOOI eindeloze lichtefTekten

hex-probe logische tester met cijferuiÜezing

bij het omslag De op pagina 20 beschreven "hex-probe" in volle aktie!

drumbox Een simpel elektronisch muziekinstrumentje, waarmee heel leuke effekten mogelijk zijn. Eenvoudig te bouwen en goedkoop.

37

14 drie op een rij — hometrainer voor spelletjesfanaten 20 hex-probe — geeft logische nivo's hexadecimaal weer 24 spanningstester — handig meetinstrumentje met LED-uitlezing 28 modelbaan-overweg — rekent af met de bekende nadelen 37 drumbox — met tiptoets-bediening 42 gelijkspanningsvoeding — universele kleine netvoeding voor bijv. de "drumbox" 44 disko-lights — programmeerbaar lampjespatroon

drie op een rij Elektronische variant van de bekende fruitautomaat. Na een druk op de knop starten er drie looplichten en u hebt prijs als deze alle drie op de zelfde plaats stoppen. l A

modelbaanoverweg Stuur-unit die een realistische en foutloze bediening van de spoorbomen garandeert. Geschikt voor nagenoeg alle overweg-typen.

disko-lights Hiermee kunt u lampjes laten knipperen in een heleboel verschillende patronen, welke bovendien in een geheugen kunnen worden opgeslagen.

informatieve artikelen 4 5 10 10 11

34

elextra veiligheid van de redaktie kaleidoskoop BASIC en versterkers — voedingen, vermogens en impedanties berekenen met de computer zelf audio-snoeren maken — voor TV of walkman

41,43 50 marktinfo 50 nadenkertje

elex - 3-3

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

Databank

Schema's

Voor informatie en bestellingen is Elex 24 uur per dag bereikbaar via de Elex/Elektuurdatabank, op telefoonnummer 04490-71850 (behalve op maandag van 12.30 tot 16.00 uur). Voor een verbinding met onze databank hebt u drie dingen nodig, namelijk een computer, een viditel-ontvangprogramma en een telefoonmodem. De procedure is uitermate simpel: — Het databank-systeem is viditel-kompatibel (dus ook dezelfde kodes, adressen en opdrachten). — Sluit de computer aan op de modem en de modem op de telefoonlijn. — Start het viditelontvangprogramma. — Draai het bovengenoemde telefoonnummer. — Druk, zodra u een fluittoon hoort, het knopje 'data' in op de modem. Klaarl

Symbolen

Technische vragen Lezers die problemen hebben met Elex-schakelingen kunnen, behalve via de databank (zie boven), ook telefonisch vragen stellen, en wel op maandagmiddag tussen 12.30 en 16.00 uur, tel. 04490-71850. — Alleen vragen die betrekking hebben op in de laatste drie jaar in Elex gepubliceerde schakelingen komen voor beantwoording in aanmerking. — Helaas kunnen wij niet ingaan op vragen die niet rechtstreeks te maken hebben met de gepubliceerde schakeling zelf, maar met speciale individuele wensen (zoals bijv. aanpassing van onze ontwerpen op fabrieksapparaten). — Om o.a. auteursrechtelijke redenen, zijn wij helaas niet in staat om kopieën te leveren van datasheets van halfgeleiderfabrikanten. — Wanneer de verkrijgbaarheid van bepaalde onderdelen een probleem vormt, kijk dan eerst de advertenties in Elex en Elektuur nal — Houd u w vraag kort en zakelijk en zorg dat u de nodige meetgegevens bij de hand hebt van de schakeling in kwestie.

Nabestelling Elex nummers Wanneer u een print of software bij ons bestelt, kunt u het bijbehorende Elex-nummer meegeleverd krijgen door extra overmaking van een bedrag ter grootte van de huidige losse-nummerprijs (zie kolofon). Vermeld dan bij uw bestelling: "plus Elex-nummer (maand/jaar)". Mocht het bestelde nummer niet meer leverbaar zijn, dan ontvangt u kopieën van het desbetreffende artikel. Wegens tijdgebrek kunnen we helaas géén artikel-kopieën op verzoek maken.

3-4 — elex

In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN, IMEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , ,,> y,^ „y, o f ,,_ y, g e n o t e e r c j . Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer.

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p = (pico) = 10~ 1 2 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 1 0 - 9 = een miljardste H = (micro) = 1 0 ~ 6 = een miljoenste 10 J = een (milli) m duizendste k = (kilo) = 10 3 = duizend M = (Mega) = 10 6 = miljoen G = (giga) = 10 9 = miljard Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden:

3k9 = 3,9 k« = 3900 O 6M8 = 6,8 MQ = 6 800 000 Q 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 0 0 0 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0 0 5 6 F 4^7 = 4,7 ii? - 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 0 0 0 Hz, dus 10 700 0 0 0 trillingen per sekonde.

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

Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn meestal vrij klein, ongekompliceerd en betrek-

kelijk gemakkelijk na te bouwen. Voor een aantal schakelingen worden speciale printen ontworpen, waarvan een deel in kant-en-klare vorm bij ons verkrijgbaar is. Op pagina 2 vindt u daarvan een overzicht. De overige Elex-schakelingen kunnen worden gebouwd op onze standaard-printen, welke leverbaar zijn in drie formaten: Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4: 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de onderdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. Dezich op de onderkant (soldeerzijde) van de print bevindende koperbanen zijn in de plattegrond dun gedrukt. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een standaard-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen.

Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaardonderdelen, die goed verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoopl Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoopl Tenzij anders aangegeven worden %-watt-weerstanden gebruikt.

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 è 30 wattsoldeerbout met een rechte 2 mm brede "longlife" punt. 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 6 0 % tin en 4 0 % lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de uit de bevestigingsgaten stekende aansluitdraden. Zet de soldeerbout aan en maak de punt schoon met een vochtig doekje of sponsje. 4. Verhit de beide metalen delen die aan elkaar gesoldeerd moeten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeertin toe. Het tin moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 è 2 sekonden later de bout weg. Tijdens het afkoelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten opzichte van elkaar bewegen. Anders opnieuw verhitten.

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

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

Netspanning Maak voor de voeding van uw schakelingen zoveel mogelijk gebruik van een losse stekernetvoeding (net-adapter). Is dat niet mogelijk, houd u dan aan de in het artikel "Veiligheid" beschreven voorschriften. Bij reparaties of metingen aan netgevoede apparaten gelden de volgende hoofdregels: * Verwijder de netsteker uit het stopkontakt vóór het verrichten van werkzaamheden aan het apparaat. Uitschakelen alleen is niet voldoendel * Kontroleer de drie netspanningsaansluitingen op onderbrekingen en onderlinge kortsluitingen. * Bevestig bij het meten aan netspanningsvoerende delen van een schakeling éérst de meetsnoeren met behulp van geïsoleerde meetklemmen; steek daarna pas de steker in het stopkontakt. * Zorg er bij het meten aan het laagspanningsgedeelte van een schakeling voor dat de netspanningsvoerende delen geïsoleerd zijn.

VEILIGHEID (bron: NEN3544 Elektronische en aanverwante toestellen met netvoeding voor huishoudelijk en soortgelijk algemeen gebruik - veiligheidseisen.) De wet schrijft (terecht!) voor dat alle elektrische apparaten veilig moeten zijn, met name wat betreft elektrische veiligheid en brandgevaar. Dat geldt natuurlijk ook voor zelfgebouwde apparaten. Er is een Europese norm die grotendeels ook door Nederland is overgenomen. Niet iedereen is in het bezit van deze norm en bovendien is het interpreteren hiervan geen eenvoudige zaak. Het lijkt ons daarom verstandig deze NEN3544 — die we verder "de norm" zullen noemen — kompakt samen te vatten, waardoor het ook voor de niet-ingewijde beter mogelijk is op verantwoorde wijze een toestel op te bouwen. De veiligheidseisen hebben voor een groot deel te maken met de netspanning. 220 volt, maar ook met de temperatuur van aanraakbare onderdelen en de brandveiligheid. Alle netvoedingsproblemen kunt u vermijden door gebruik te maken van veilige (goedgekeurde) net-adapters. U bouwt dan geen direkt uit het net gevoed toestel en u hoeft zich geen zorgen meer te maken over de inhoud van de norm aangaande dit punt. Wij raden u daarom aan zoveel mogelijk adapters met een geschikt vermogen toe te passen bij zelfgebouwde schakelingen. Als het om direkt uit het net gevoede toestellen gaat, zijn voor de bouwer twee soorten isolatie van belang: klasse I (enkele isolatie, en altijd voorzien van een steker met randaarde en drie-aderig snoer) en klasse II (dubbel geïsoleerd en voorzien van een netsteker zonder randaarde). U ziet dus dat er altijd een dubbele beveiliging wordt geëist, enkele isolatie met randaarde of dubbele Isolatie, Waar het op aan komt, is dat bij een gesloten behuizing alle aanraakbare dalen (dus kast, in- en uitgaande leidingen of stekerbussen, knoppen, schakelaarhefbomen enzovoort) geen gevaarlijke spanning kunnen voeren.

Klasse I

Figuur 1 geeft enkele voorbeelden van deze zogeheten euro-chassisdelen en een bijbehorende euroapparaatsteker. Denk eraan dat deze materialen op zich EMA ook veilig moeten zijn, dus liefst voorEUR zien van KEMA-keur of VDE-keur (dat is het Duitse keurmerk). Wees hier kritisch, het kan zijn dat op bijvoorbeeld een tuimelschakelaar staat dat hij geschikt is voor 250 V, maar dat deze toch niet veilig is omdat de luchten kruipwegen op geen enkele wijze voldoen aan de norm van 3 mm voor enkele isolatie en al helemaal niet aan de norm van 6 mm voor dubbele isolatie. De fabrikant bedoelt iets heel anders, n.l. dat de schakelaar niet stuk gaat bij 250 volt! Gebruikt u geen speciale net-entree, maar sluit u het netsnoer direkt aan op het apparaat, dan moet dit zijn voorzien van een deugdelijke trekontlasting. Figuur 2 geeft twee voorbeelden van trekontlastingen die voldoende bescherming bieden tegen schuren, torsie en trek op de bevestigingspunten, Denk eraan dat u apparaten van klasse I altijd voorziet van een drie-aderig snoer met daaraan een steker mèt randaarde en hiervoor nooit een snoer met aangegoten euronetsteker zonder randaarde gebruikt! De laatste passen zowel in stopkontakten (wandkontaktdozen) zónder als mèt randaarde en mogen daarom alleen voor dubbel geïsoleerde (klasse-ll-)apparaten worden gebruikt. Voor de duidelijkheid: figuur 3 toont een steker met randaarde (links) en een euro-netsteker zonder randaarde (rechts).

K

Schakelaars Toestellen die niet voldoen aan de drie hierna te noemen voorwaarden moeten worden voorzien van een dubbelpoltge netschakelaar. 1) Een enkelpolige netschakelaar is toegestaan voor toestellen die zijn voorzien van een voedingstransformator met gescheiden primaire en sekundaire wikkelingen.

Kort samengevat komt de norm op het volgende neer: Klasse-l-lsolatie vereist dat alle geleidende aanraakbare delen deugdelijk worden geaard. Verder moet de isolatie tussen de netspanning en ieder aanraakbaar deel een testspanning van minstens 2120 V (topwaerde) kunnen doorstaan. Om te voorkomen dat doorslag optreedt door de lucht of over het isolatiemateriaal, moet er tussen de netspanning voerende delen en de aanraakbare delen een lucht- of kruipweg worden aangehouden van tenminste 3 mm. De lucht- of de kruipweg is de kortste afstand (door de lucht of over de Isolatie) tussen het deel waar de netspanning op staat en het deel dat aangeraakt kan worden.

Klasse II Ook hier in het kort de eisen: een Isolatie die 4240 Vt doorstaat, hetgeen een lucht- of kruipweg vereist van tenminste 6 mm 12x3 mm). Tevens moeten de draden die verbonden zijn met de netspanning voorzien zijn van een isolatielaag dia voldoet aan de eisen voor dubbele Isolatie.

Figuur 2, Een netsnoer moet voorzien zijn van een goede trekontlasting,

De praktijk Een van da belangrijkste vuistregels is het zoveel mogelijk gescheiden houden van het gedeelte van de schakeling dat de gevaarlijke spanning voert (meestal dus 220 V) en het overige gedeelte. Probeer het deel met gevaarlijke spanningen zo kompakt mogelijk te houden. Wij raden u aan om een net-entree te gebruiken waarin de zekering, en liefst ook de netBchakelaar, geïntegreerd is.

2) Een funktieschakelaar (hiermee wordt een aan/uitschakelaar bedoeld die niet in het 220-V-circuit is aangebracht) is toegestaan als de voedingstransformator gescheiden wikkelingen heeft en het verbruik van het toestel in de " u i f stand niet meer dan 10 W bedraagt. Wel moet er voor zijn gezorgd dat duidelijk zichtbaar is (bijvoorbeeld d.m.v. een LED) wanneer de steker in het stopkontakt zit en er dus netspanning aanwezig is. 3) Er is geen netschakelaar vereist als het opgenomen vermogen bij normaal gebruik niet meer dan 10 W bedraagt of wanneer het toestel bedoeld is voor kontinu-bedrijf (klok, antenneversterker). Smeltveiligheden en spoelen, kondensatoren en weerstanden voor storingsonderdrukking hoeven echter niet te worden uitgeschakeld. Hoewel het niet voorgeschreven wordt, is het in dit verband wel aan te bevelen om een primaire zekering voor de schakelaar te monteren, Een defekte netschakelaar is dan ook beveiligd.

Bedrading Bij de bedrading van het 220-V-gedeelte moet men zeer zorgvuldig te werk gaan. Gebruik netsnoer of montagesnoer van tenminste 0,75 mm z , met een isolatie van tenminste 0,4 mm. Netsnoer met 2 lagen isolatie verdient de voorkeur. De draad moet ook mechanisch stevig zijn bevestigd; alleen solderen is niet voldoende! De draad dient u door een soldeeroogje te steken, om te buigen en dan te solderen. Ontbreken soldeeroogjes, dan kunt u na het solderen een extra versteviging aanbrengen met krimpkous. Geschikt zijn ook kabelschoentjes die met een speciale tang worden dichtgeknepen en dan niet meer hoeven te worden gesoldeerd. U mag de draden van het netsnoer nooit direkt op de print vastsolderen. Wie een klasse I-apparaat bouwt, moet ook speciale aandacht besteden aan de randaarde. Gebruik een geel/groene geïsoleerde draad, die zo lang moet zijn dat, als er aan de bedrading wordt getrokken, de aarddraad als laatste wordt losgetrokken. De randaarde moet deugdelijk zijn verbonden met alle elektrisch geleidende delen die aanraakbaar zijn. "Deugdelijk" kan dus inhouden dat u bijvoorbeeld de frontplaat wel degelijk moet voorzien van een eigen aarddraad die met de binnenkomende randaarde is verbonden. Is de frontplaat echter d.m.v. metalen schroeven en metalen delen verbonden met een deel van de behuizing dat al geaard is, dan kunt u dit achterwege laten. Let vooral ook op metalen assen van potmeters of schakelaars. Ook die mogen geen gevaar voor aanraking opleverenl Ook als er een storing optreedt, mag er geen gevaar voor de gebruiker ontstaan. Kortgesloten uitgangen, defekte gelijkrlchterbruggen en andere fouten die kunnen optreden in het apparaat, mogen geen gevaar opleveren. De temperatuur van aanraakbare delen mag niet te hoog worden en er worden ook eisen gesteld aan de brandveiligheid. Dit alles kan worden bereikt door een juiste keuze van zekeringen (smeltveiligheden), een voldoend stevige mechanische opbouw, de keuze van juiste Isolatiematerialen en voldoende koeling (d.m.v. ventilatie, koellichamenl. Laat dus geen zekeringen weg die wel In het schema staan. Voor het zelf dimensioneren van de primaire zekering kunt u als vuistregel aanhouden dat de waarde van de trage zekering niet meer mag zijn dan 1,25 • Inominaal, Bij meerdere sekundaire wikkelingen kan het nodig zijn om, met het oog op brandgevaar of een te hoge temperatuur, ook sekundalr (snelle) zekeringen aan te brengen U/n

gescheiden wikkelingen hebben. Als we er van uitgaan dat deze trafo's kortsluitvast zijn, dan verklaart dat ook de afwezigheid van een primaire zekering. Als u een "gewone", niet kortsluitvaste trafo gebruikt, dan is een primaire zekering noodzakelijk.

Opschriften Bij alle professionele apparaten ziet u steeds diverse opschriften. Verplicht zijn de volgende: Bij iedere zekering look als die op een print zit) moet de stroomwaarde staan vermeld en of het een snelle (F) danwei een trage (T) zekering moet zijn. Verder dient men op de buitenzijde (maar niet op de bodem) te vermelden: de identiteit van het toestel (dit kan een naam of een nummer zijn), de netspanning (bijv. 220 V—) en de frekwentie (bijv. 50 Hz). Mag het apparaat alleen op wisselspanning worden aangesloten, dan moet u het wisselspanningssymbool (—•) vermelden.

Veilig werken Het voorgaande verhaal gaat vooral over de veiligheid van het apparaat tijdens

gebruik, maar zodra u de kast open schroeft ontstaat een heel andere situatie. Uiteraard raden we u aan de steker uit het stopkontakt te trekken voordat de kast wordt opengeschroefd. Maar aangezien er dan niets te meten valt, zal toch de steker weer aangesloten moeten worden. Voor uw persoonlijke veiligheid is het dan prettig als de lichtinstallatie is uitgerust met een aardlekschakelaar van hoogstens 30 mA. Het is ook mogelijk om een steker of tafelkontaktdoos te gebruiken met een ingebouwde aardlekschakelaar. Aardlekschakelaars die gevoeliger zijn dan 30 mA zijn alleen nodig indien te verwachten is dat de lekstroom kleiner blijft dan 30 mA. In de praktijk zal dit zelden voorkomen.

Dit uittreksel is door de redaktie met zorg samengesteld. Toch kunnen wij geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden ten aanzien van de juistheid van de informatie, noch de eventueel daaruit voortvloeiende gevolgen.

Figuur 4. Het gaat hier om een kiasse-l-toestei dat via een dubbel geïsoleerde transformator wordt gevoed. Alle aanraakbare en geleidende delen moeten worden geaard. De uitgangen hoeven in dit geval niet te worden geaard.

Figuur 5. Voor een klasse-U-toestel is het voor wat betreft de trafo erg simpel: u monteert een dubbel geïsoleerde trafo. U kunt hier ook zien dat de isolatie tussen punten die deel uitmeken van het 220-V-circuit, niet vergroot hoeft te worden.

kering ~ inominaal). zit er een eiko

Figuur 3. Een steker met randaarde (links/ en een euro-netsteker (rechts).

achter de sekundaire zekering, dan Is het beter een trage zekering te gebruiken In verband met de optredende laadstromen. Om nog even terug te komen op ventlla tle: Houd punten die de netspanning voeren ver van ventilatiegaten, want ook een naar binnen gestoken schroevedraaler of een naar binnen vallende metalen ketting mag niet In aanraking komen met Bpanningvoerende delen, Apparaten moeten stevig worden gebouwd. Een val op de tafel van 5 cm hoogte moet ook na meerdere keren geen enkele schade opleveren, Ook na flink rammelen moeten de trafo, de voedingselko en andere essentiële komponenten nog vast op hun plaats zitten. Gebruik geen twijfelachtige of brandbare materialen waaruit gassen kunnen vrijkomen (zoals limonaderietjes als Isolatie voor blanke draad, of hout en papier). Schroeven die te lang zijn, moet u inkorten; soms komen die gevaarlijk dicht bij andere komponenten.

Transformatoren

Figuur 1. Enkele euro-chassisdelen en een euro-apparaatsteker. Hiermee is de netspanning OD een veilige manier aan te sluiten. Deze zijn overigens bedoeld voor klasse-lapparaten. Bij klasse-ll-apparaten mag er geen aardpen in het chassis-deel zitten.

In de figuren 4 en 6 hebben we getekend hoe een transformator met inachtneming van de veiligheidseisen kan worden aangesloten. Met de aanduiding 1 en 2 geven we respektievelijk aan of er tuaaen de aangegeven punten een enkele of een dubbele isolatie moet worden toegepast. In principe mogen de in de figuren getekende netschakelaars enkelpolig zijn, omdat alle getekende trafo's

Figuur 6. Het meest praktische is het bouwen van een klasse-ll-toestel. In deze figuur hebben we de knelpunten van kommentaar voorzien. 1) Gebruik een netsnoer met aangegoten euro-netsteker. 2) Het netsnoer wordt via een deugdelijke trekontlasting naar binnen geoerd. 3) De zekeringhouder. De omgeving van de zekering is ook een prima plaats om type, "soort" netspanning, en de waarde van de zekering te vermelden (uiteraard aan de buitenzijde van de kast). 41 De netschakelaar. De lucht- en kruipweg tussen de kontakten en het chassis moet minstens 6 mm zijn. Gebruik geen metalen knoppen, deze zijn in de meeste gevallen onvoldoende geïsoleerd. 5) De draden dóór de soldeerogen steken en solderen. 61 Breng een kous aan voor dubbele isolatie 7) De afstand tussen de primaira kontakten tot de kern en de rest van de omgeving moet minstens 6 mm (lucht- of kruipweg} zijn. 8) Gebruik snoer met tenminste 0,4 mm isolatie en een kerndoorsnede van 0,75 mm. 9! Aan de print en de schakeling worden geen bijzondere eisen gesteld. Uiteraard moet de print wel stevig worden bevestigd. 10) De massa van de schakeling mag worden aangeraakt, omdat de nettrafo voor voldoende veiligheid zorgt (als dit tenminste een veiligheidstrafo is). 11} De kast mag best van metaal zijn, immers het primaire circuit is met een dubbele isolatie van da omgeving gescheiden. Kunststof heeft echter de voorkeur.

elex — 3-5

van de

redaktie

Er is, buiten de normale artikelen om, niet zo vaak aanleiding om ons rechtstreeks tot u te richten. Dat we dat nu wèl doen, houdt dus automatisch in dat er wat nieuws te melden valt. Dat is ook zo, alleen zeggen we om te beginnen maar vast dat het geen wereldschokkende dingen betreft. Gewoon een paar kleine feitjes, die u ook vanzelf zou hebben gemerkt, maar die we toch graag even wat nader willen belichten. Daar gaan we dan. We beginnen met het minst belangrijke nieuwtje. Met ingang van februari wordt ons

Netwerken in de industrie De automatisering in de industrie heeft ervoor gezorgd dat de toepassing van digitale informatieverwerkende apparatuur een explosieve groei heeft doorgemaakt. Over het werken met die apparatuur zijn weliswaar door sommige fabrikanten wat afspraken gemaakt, maar van echte standaardisatie is op dit gebied helaas absoluut geen sprake. Was dat vroeger hooguit een tikkeltje vervelend, nu de tijd is aangebroken dat de geautomatiseerde systemen met elkaar gaan kommuniceren dreigt er een ko3-10 - elex

fraaie blad bij .het versturen voortaan gehuld in doorzichtige plastic folie. Een klein detail - w e zeiden het a l - maar abonnees zullen het ongetwijfeld waarderen. Hun blad schuift van nu af aan ook bij nat weer ongeschonden de brievenbus in. Voor losse-nummers-kopers misschien een reden om toch maar een abonnement te overwegen. En, o ja, de folie is van een milieuvriendelijk soort, zo is ons verzekerd. We weten niet of "vriendelijk" in dit verband de juiste uitdrukking is, maar het gaat in elk geval om een kunststof die zo weinig mogelijk belastend is voor het milieu.

lossale spraakverwarring. Van alle kanten is men op het ogenblik dan ook druk doende om definities, standaards en aanbevelingen te formuleren, teneinde dit kommunikatieproces in goede banen te leiden. Desondanks zijn er nog veel merkgebonden kommunikatienetwerken op de markt die zich aan de specifikaties voor kommunikatiestandaards onttrekken. Voor de (potentiële) gebruikers van kommunikatienetwerken maakt deze situatie het nogal ondoorzichtig welke funkties er achter de techniek schuilgaan. Met het oog daarop organi-

Dan iets over de printen. Oplettende lezers zullen ongetwijfeld gemerkt hebben dat we in Elex steeds meer "echte" printontwerpen publiceren voor de schakelingen. Waren het vroeger voor 95% experimenteerprinten, nu is de verhouding tussen experimenteer- en "gewone" printen eerder fifty-fifty. Het legioen zelfetsers zal dat gegarandeerd zeer op prijs stellen. Als het aan ons ligt, groeit het aantal echte printen zelfs nog verder. In verband hiermee nog een mededeling: Met ingang van dit nummer zullen de koper-layouts van de printen voortaan gespiegeld in het blad worden worden afgedrukt. Waarom? Wel, wanneer men van de layout een kopie maakt op transparante film, kan deze film nu met de emulsiezijde tegen het printmateriaal worden gelegd om te belichten en dat levert een scherper beeld op dan andersom. Zeker als de print in kwestie veel fijne koperspoortjes bevat, is de kwaliteitswinst aanzienlijk. Onze laatste opmerking is van heel andere aard en betreft de in november '89 gepubliceerde "waterontharder". Kennelijk is het leidingwater in ons land gemiddeld veel harder dan wij

seren de Meet-, Regel- en Besturingstechnologen, MRBT, van KIvI en NIRIA op 24 en 25 april de Leergang "Netwerken in de industrie" in de Jaarbeurs te Utrecht, die gelijktijdig met de tentoonstelling "Het Instrument" plaatsvindt. De Leergang gaat vooral in de breedte in op de toepassing van netwerken voor datakommunikatie in de industrie. Dertien sprekers, vertegenwoordigers van de wetenschap, standaardisatiekomités, systeemleveranciers en gebruikers, zullen een overzicht van het onderwerp geven met hun afzonderlijke voordrachten over standaards, systemen en gebruiksaspekten en -ervaringen. Deze behandeling van

dachten, want we hebben inmiddels ontzettend veel positieve reakties op dit ontwerp gehad. Eigenlijk heeft dat ons ietwat verbaasd, want zij die het artikel hebben gelezen zullen gemerkt hebben dat wij zelf ook nog een tikkeltje sceptisch waren over de praktische resultaten. Inmiddels horen we van alle kanten dat die resultaten wel degelijk goed zijn. Kalkafzetting wordt stukken minder, bestaande kalkafzetting laat los — dat is wat alom wordt gekonstateerd. We lichten er één reaktie uit, en wel die van dhr. Bos uit het -watertechnisch gezien- keiharde EttenLeur. Hij schrijft dat na het apparaatje twee maanden lang in gebruik te hebben gehad, de kalkproblemen zich letterlijk oplosten. De producenten van antikalkmiddelen zullen aan mijnheer Bos geen cent meer verdienen, deelt hij verder mee, want hij heeft exakt uitgerekend dat onze water-ontharder hem per jaar minder aan stroom kost dan één pak van zon anti-kalkmiddel! Als u snel bent, valt het bewuste Elex-nummer misschien nog na te bestellen. . .

het onderwerp is niet zozeer bedoeld voor specialisten, maar richt zich zoveel mogelijk op (toekomstige) gebruikers en betrokkenen, door het geven van voorbeelden uit de auto- en staalindustrie, chemische afvalverwerking, deltawerken, nutsbedrijven en telekommunikatie. De kosten van deelname bedragen ƒ 465,— (voor KIvI-, KVIV-,STI- en NIRIAleden ƒ 290,—) en voor studenten ƒ 70,—, inklusief syllabus, lunch en konsumpties. Voor inlichtingen en voor aanmelding kunnen belangstellenden kontakt opnemen met mevrouw G. van Steveninck van het NIRIA-congresbureau, telefoon: 070 - 3522141.

BASIC en versterkers

voedingen, vermogens en impedanties berekenen met BASIC Bij een eindversterker wordt het maximaal te leveren uitgangsvermogen bepaald door de grootte van de voedingsspanning en -stroom. Natuurlijk speelt ook de impedantie van de luidspreker een belangrijke rol. Dit artikel brengt wat meer duidelijkheid in de relaties tussen de verschillende grootheden onderling. We hebben ook een BASIC-programma ontwikkeld wat het een en ander berekent. Het zal eenieder bekend zijn dat het uitgangsvermogen dat een eindversterker kan leveren sterk afhankelijk is van de voedingsspanning, en de stroom die de voeding kan leveren. Daarnaast spreekt uiteraard ook nog de impedantie van de luidspreker een woordje mee. Immers, hoe kleiner de impedantie, des te meer stroom de versterker zal moeten leveren. En bij een hogere impedantie moet de voedingsspanning weer ho-

ger zijn om de benodigde uitgangsspanning te kunnen leveren bij hetzelfde vermogen. Nu zijn er natuurlijk een aantal formules die we kunnen hanteren om het een en ander uit te rekenen. Het is ook mogelijk om de relaties tussen de verschillende grootheden — de voedingsspanning, stroom, het uitgangsvermogen en de luidsprekerimpedantie — in een soort grafiek te plaatsen. Dat hebben we gedaan in figuur 1.

Zo'n grafiek noemen we een nomogram, en het aflezen daarvan is heel eenvoudig. Stel we hebben een 8 ohm luidspreker van 100 watt, en we willen een versterker bouwen die dit vermogen ook daadwerkelijk kan leveren. We pakken dan een lineaal, en zoeken op de rechter schaal het punt op waar de impedantie van 8 ohm staat aangegeven. Dan zoeken we op de derde schaal van rechts — de schaal waarop het vermo-

gen wordt afgelezen — de waarde 100. We leggen de lineaal nu langs de gevonden punten en kunnen dan de benodigde spanning en stroom aflezen. Op de linker schaal lezen we twee getallen af: Ue» van 28 volt, en Ü van 40 volt. Ue» staat voor de effektieve uitgangsspanning, terwijl U de topwaarde van de uitgangsspanning voorstelt. En deze laatste is de waarde die de voedingsspanning minimaal moet bedragen. We tellen elex -

3-11

Figuur 1. In het hier afgebeelde nomogram kunnen we wanneer we twee van de vier grootheden (spanning, stroom, vermogen en impedantie) weten, de andere twee uitrekenen. Een lineaal is hierbij een handig hulpmiddel om te kunnen vaststellen welke waarden op een lijn liggen; dat wil zeggen: bij elkaar horen.

•

1 U e ff

U

P

(V)

(VI

iWl

50-^

1 ' lAl

'eff ,A>

RL fo)

-1

—70 z

^-60

40-^ ^-50 30

—

20-^.

r

: 20—

-2

=-20

—40 250-a 200^-30 z

1CÜ80-: 60504030-

~ 20

"~

-

h3

8 - — 10 6 5-

pa

4 -

=~5

-4

.-e

-5

3 - =-A

-6 2—

-3

-7 -8 -9

-2 —

15

—10

10 — 8— ü— 6-| 4-* 3-

— 9

2

10— 9 —

8

/~ï

6

— —

~

—

—

' • > — .

8

— C 4 — 5

u.;>_

3 — TTA

r

-10

0,6— ^0,8 0,5-j —98 0,4-: p-05 0,30,2-j

>—

0,80,605-, 04— 0,3-

— 7

—

1—

0 , 8 ^ —i

-

[-20

|-q« -03 L

-0,2

30

Ê-40

0.1^ Q08^ - i n

i-50

,BÏ«'

=-60 -70 -80 -90

0.1-

tioo 2

hier dan nog 4 volt bij op, zodat we op een voedingsspanning uitkomen van plus en min 44 volt bij een symmetrische voeding, (of 88 volt bij een asymmetrische voeding, maar dit komt bij grotere vermogens zelden voor). Tenslotte lezen we nog af hoeveel stroom de voeding moet kunnen leveren. Dit doen we op de tweede schaal van rechts. We vinden hier een Lu van 3.8 ampère, en een I van 4.8 ampère. We nemen in dit geval de effektieve stroom [UK), omdat dit de gemiddelde stroom is die de voeding moet kunnen leveren. Dus: om een versterker een kontinu vermogen te laten leveren van 100 watt in een impedantie van 8 ohm, is een voeding vereist die een stroom kan leveren van 4 ampère, bij een spanning van plus en min 44 volt. En let wel: dit zijn minimale waarden. Een berekening andersom kan ook. Stel we hebben een voeding van 30 volt, die een stroom kan leveren van 2,3 ampère. Van de spanning trekken we dan 4 volt af, en het resultaat delen we door 2. We hebben nu de maximale uitgangs spanning die de versterker zou kunnen leveren; dit is 13 volt. Bij een U van 13 volt en een Ut van 2,3 ampère vin3-12 - elex

—

=-3

den we een uitgangsimpedantie van 4 ohm, en een kontinu-vermogen van ruim 20 watt. We kunnen nu de eindversterker gaan bouwen, en een 4 ohm speaker van tenminste 20 watt gaan kopen. En dan moet het goed gaan!

De

formules

Nu we weten hoe we het nomogram af moeten lezen is het natuurlijk ook van belang dat we begrijpen waarom de onderlinge samenhang zo is. Als we van het uitgangsvermogen uitgaan, kunnen we dit berekenen volgens de formule vermogen = spanning maal stroom: P = U xI In deze formule kunnen we de stroom I vervangen door U/R. De Wet van Ohm zegt namelijk: U = I x R, dus I = U/R. Passen we dit toe, dan krijgen we: P =U x U R

Effektief, top-top

U' R

top, en

De uitgangsspanning is een sinus. De uitgangsstroom zal dan ook sinusvormig zijn; met andere woorden de uitgangsstroom heeft een minimum en een maximum waarde. Daartussen in ligt de gemiddelde waarde, de

zogenaamde effektieve waarde (Lff). Dit is ook de stroom die de voeding moet kunnen leveren, omdat de extra stroom (die nodig is om de maximale uitgangsstroom te kunnen leveren) wordt betrokken uit de voedingselkos. En deze worden weer bijgeladen door de voeding in de periode dat de uitgangsstroom een lagere waarde bereikt. Voor de spanning ligt het anders. Om de toppen (en dalen) van de sinusvormige uitgangsspanning te kunnen halen, hebben we niets aan een gemiddelde of effektieve waarde van de spanning. Het zal duidelijk zijn dat we hier de uiterste waarden van de spanning, de zogenaamde topspanning, nodig hebben. Deze wordt berekend uit de effektieve spanning volgens: 0 - j/2 x Ud..

Je zou nu denken dat bij een voedingsspanning Uv van U volt de versterker een uitgangsspanning kan leveren van Ueff volt. Maar we zijn er nog niet! In een eindversterker zitten altijd transistoren; soms wordt er ook gebruik gemaakt van FET's. Hoe dan ook, er treden altijd spanningsverliezen op, en per versterkerhelft kunnen deze verliezen toch gauw tot zo'n 2 volt oplopen. Deze verliezen moeten we nog bij de top-top-spanning optellen, dus we krijgen dan: Uv = ( 2]/2 x U.K. ) +4

En deze spanning Uv is dus de voedingsspanning die we minimaal nodig hebben om aan de uitgang van de versterker de spanning Ue« te kunnen krijgen. We kunnen natuurlijk ook terugrekenen. We zagen al dat

Het dakje boven de U geeft aan dat we het over de topspanning hebben. Deze hebben we twee maal nodig: zowel voor de toppen van de sinus (waarbij de "positieve helft" van de versterker het werk doet) als voor de dalen (waarbij de "negatieve helft" werkt). Deze dubbele topspanning, die we de top-top-spanning U noemen, berekenen we aldus:

U « ( 2V2 x UeK) +4, dus 2y/2 x Ueff = U-4. Hieruit volgt dat

U = 2]/2 x Udf.

P= U-4

Ueff =

U-4 ^72~

Onze formule P = U2/R om het vermogen te kunnen berekenen gaat er iets anders uitzien als we de U daarin door het voorgaande vervangen:

"272" -rR =

En nu naar 10 REM BASIC EN VERSTERKERS 20 REM PROGRAMMA VOOR HET BEREKENEN VAN: 30 REM 1: DE BENODIGDE VOEDING BIJ EEN TE BOUWEN VERSTERKER 40 REM 2: HET MAXIMALE VERMOGEN VAN EEN TE BOUWEN VERSTERKER BIJ 50 REM EEN GEGEVEN VOEDING 60 CLS 70 PRINT : PRINT 80 PRINT 'KEUZEMOGELIJKHEDEN:" 90 PRINT : PRINT ' 1: BENODIGDE VOEDINGSPANNING EN -STROOM BEREKENEN" 100 PRINT : PRINT "2: BEREKENING VAN MAXIMAAL TE LEVEREN VERMOGEN" "3: EINDE" 110 PRINT : PRINT "MAAK UW KEUZE (1-3)" 120 PRINT : PRINT 130 A$=INKEY$ : 1 OR VAL(A$) > 3 THEN 130 140 IF VAL(A$) 1 THEN GOSUB 190 150 IF VAL(A$) 2 THEN GOSUB 330 160 IF VAL(A$) 3 THEN END 170 IF VAL(A$) 180 GOTO 60 190 REM BEREKENEN VAN DE VOEDINGSPANNING EN -STROOM 200 CLS:PRINT:PRINT 210 INPUT "WAT IS HET GEWENSTE SINUSVERMOGEN IN WATT? ",P$ 1 220 IF VAL(P$)= 0 THEN GOTO 210 ,R$ 230 P= VAL(P$) 240 PRINT : INPUT "BIJ WELKE LUIDSPREKERIMPEDANTIE IN OHMS? 250 IF VAL(R$)= 0 THEN GOTO 240 260 R= VAL(R$) "A BEDRAGEN." 270 1= ((10*SQR(P/R)+.5)\1)/10 U ;"V BEDRAGEN.' "DE MINIMALE VOEDINGSSPANNING MOET 300 PRINT : PRINT 280 U= (4+2*SQR(2*P*R)+.5)\l 310 GOSUB 290 PRINT 530 : PRINT "DE MINIMALE VOEDINSSTROOM MOET ";I 320 RETURN 330 REM BEREKENEN VAN HET MAXIMAAL TE LEVEREN VERMOGEN 340 CLS:PRINT:PRINT ,U$ 350 INPUT "WAT IS DE BESCHIKBARE VOEDINGSPANNING IN VOLTS? 360 IF VAL(U$) <= 4 THEN GOTO 350 370 U= VAL(U$) : PRINT ,1$ 380 INPUT "WAT IS DE BESCHIKBARE VOEDINGSTROOM IN AMPÈRE'S? 390 IF VAL(I$)= 0 THEN GOTO 380 400 1= VAL(I$) : PRINT 410 INPUT "BIJ WELKE LUIDSPREKERIMPEDANTIE IN OHMS? ",R$ 420 IF VAL(R$)= 0 THEN GOTO 240 430 R= VAL(R$) : PRINT 440 460 Pl= (U-4)'2/8/R 450 P2= IA2«R 470 (P+.5)\l 480 P= PI MAXIMALE IF P2< HET PI THEN P= P2VERMOGEN VAN EEN TE BOUWEN VERSTERKER" 490 PRINT 500 PRINT MET BEHULP VAN DEZE VOEDING BEDRAAGT ";P ;" WATT" 510 GOSUB 530 520 RETURN "DRUK EEN WILLEKEURIGE TOETS VOOR HET HOOFDMENU" 530 PRINT : PRINT THEN GOTO 540 540 IF INKEY$= "" 550 RETURN

(U-4) 2 "8

x

1

K

=

(U - 4)

w

We hebben nu een hanteerbare formule gekregen waarmee we het vermogen kunnen berekenen aan de hand van voedingsspanning en de impedantie van de luidspreker. Het zou ook gemakkelijk zijn wanneer we het vermogen kunnen uitdrukken als produkt van de voedings stroom en de luidsprekerimpedantie. Zoals we al eerder zagen: P = U x I. We weten ook dat U = I x R (weer de Wet van Ohm!) zodat we kunnen stellen dat P = I2R. Precies wat we nodig hebben!

Indien we de benodigde voedingsstroom willen uitrekenen als we het vermogen en de impedantie weten, dan gaan we weer een stapje verder. P = FR, dus I2 = P/R. Hieruit volgt dat

stellen dat U x U = P/I x 1 x R; met andere woorden U2 = P x R, en U = ]/(PxR). Vervangen we de Ueit uit de vorige formule door dit gegeven, dan krijgen we:

I = l/(P/R). Willen we ook nog de voedingsspanning kunnen berekenen aan de hand van het vermogen en de impedantie, dan vallen we nog even terug Op U = ( 2|/2 X Uelf ) +4. Nog steeds geldt dat P = U x I, dus U = P/I. En volgens Ohm kunnen we ook van U zeggen dat U = I x R. We kunnen dus

U = 2i/2 x i/(PxR) +4 = 2 x i/2xPxR +4 , dus U = 4 + 2]/(2 x P x R).

En hiermee zijn we dan dik tevreden: we kunnen nu de nodige spanning en stroom berekenen als we het vermogen en de impedantie opgeven, en we kunnen het vermogen uitrekenen als we de spanning, stroom en de impedantie opgeven!

BASIC

Nu we een aantal formules hebben gepresenteerd, en de onderlinge samenhang daarvan hebben getoond, wordt het tijd om de automatisering erbij te slepen. We hebben er een handig programma van gemaakt, geschreven in de programmeertaal GW-BASIC. Met dit programma kunnen we twee kanten uit: we kunnen de benodigde voedingsspanning en -stroom berekenen naar aanleiding van het gewenste vermogen en de luidsprekerimpedantie; we kunnen ook de voedingsspanning en te leveren -stroom invoeren, met de luidsprekerimpedantie, waarna het maximaal te leveren uitgangsvermogen eruit rolt. De listing van het programma is hiernaast afgedrukt. De formules die we hebben gebruikt zijn er duidelijk in terug te vinden: ze staan in de regels 270, 280, 440 en 450. Het programma bevat trouwens nog een paar voetangels. In de regels 270, 280 en 480 is er een truc uitgehaald om de uitkomst van de berekening van de wortel af te ronden: 0,5 er bij optellen, en dan een zogenaamde gehele deling (in dit geval door 1) toepassen. Deze deling levert namelijk altijd een geheel getal op. De adder onder het gras is dat niet iedere BASICvariant het kommando daarvoor, de backslash (\), kent. Sommige BASIC's gebruiken in plaats daarvan het DIV-kommando. Lukt ook dit niet, dan maar de gewone deelstreep gebruiken; het programma werkt dan wel, maar rondt niet af. Voor het kommando INKEY$ geldt eveneens dat het in sommige BASICdialekten vervangen zal moeten worden door GET$ (Dit geldt bijv. voor de Commodore 64). Hoe dan ook: dit programma kan zijn nut bewijzen! (906040X1

elex - 3-13

drie

§

i

een rij

home-trainer voor spelletjes-fanaten Als er één speel-automaat is die zich door de tijden heen heeft weten te handhaven, dan is dat wel de zogeheten "fruitautomaat". Drie appels, peren of pruimen op een rij, en je hebt prijs — u kent dat wel. Met de hier beschreven (simpele) elektronische variant kan iedereen thuis op zijn gemak de nodige speelervaring opdoen. Dat is niet alleen geinig, maar bovendien stukken goedkoper dan een eerste kennismaking met het "echte" apparaat in een speelhal of café. Spelen en gokken schijnt ons mensen al van oudsher in het bloed te zitten. Dobbelen, kaarten, ganzeborden — de geschiedenis van dit alles gaat terug tot de oertijd. Met de moderne varianten van dit soort spelletjes zijn mensen schatrijk geworden, maar veel talrijker is 3-14 - elex

het aantal dat er alle aardse bezittingen mee is kwijtgeraakt, tot en met hun wettige echtgenote toe. Maar kom, laten we niet al te somber doen. Zo lang het bij huiskamerspelletjes blijft, is het allemaal onschuldig vermaak. En als zodanig is dit "drie op een

rij" duidelijk bedoeld. Misschien dat dit brokje elektronica zelfs kan helpen om al te enthousiaste spelfanaten rustig thuis te houden. Verslavingsproblemen hebben zich hier op de redaktie nog niet voorgedaan. Mocht dat bij u thuis toch gebeuren, dan hebt u in elk

geval de troost dat het een goedkope en tamelijk onschuldige vorm van verslaving betreft.

Principe Wat is precies de bedoeling bij dit "drie op een rij"? Zoals gezegd is het spel

geënt op de bekende fruitautomaat. Nu moeten wij tot onze schande toegeven dat wij in feite absoluut niet beschouwd kunnen worden als deskundigen op het gebied van speel-automaten. Maar praktisch iedereen weet wel hoe die dingen ongeveer werken. Na een druk op de knop, of een ruk aan de bekende hendel, beginnen er drie trommels te draaien waarop verschillende symbolen zijn afgebeeld. In principe is het zo dat u prijs hebt als de drie trommels stoppen met hetzelfde plaatje midden in het venster. De hoogte van de prijs hangt verder nog af van welke plaatjes het zijn. Vertalen we een en ander naar elektronica, dan blijkt al snel dat we eigenlijk helemaal niet zo veel nodig hebben. We vervangen de plaatjes door LED's, de trommels door teller-IC's en de trommel-aandrijving door oscillatoren. Het resultaat is een apparaat waarvan na een druk op de knop de tellers gaan lopen en de met de tellers verbonden LED's beurtelings gaan oplichten. Stelt men de bij elke teller behorende LED's in keurige vertikale rijtjes naast elkaar op, dan krijgen we iets dat aardig op een fruitautomaat gaat lijken. In feite hebben we nu drie onafhankelijk van elkaar bewegende looplichten gekonstrueerd, die na een druk op de knop er lustig op los beginnen te knipperen. Wordt de knop losgelaten, dan zullen de drie looplichten op een bepaalde plaats stoppen, maar de kans is vrij klein (statistisch 1 : 81) dat de op dat moment brandende LED's zich dan horizontaal op één lijn bevinden. Als de LED's bovendien worden voorzien van cijfers of symbolen (bijv. appels of peren), dan wordt de gelijkenis met het oorspronkelijke apparaat nog groter. Iedereen kan dan zijn eigen spelregels afspreken en bijvoorbeeld afspreken dat pas bij drie "negens" op een rij de jackpot wordt uitgekeerd. Afijn, de mogelijkheden zijn legio en echte spelletjesfanaten hoeven we over het verzinnen van spelregels

>fch

Q0

Pg^J-j.

W

IC2 Q 1 4017 Q2

W ^•fe W W W

Q3 04 Q5 Q6

D4^J-

Q7

n

Q8 RST

D2^.1-»

Q9

_3

ENA

Q0

D17^l-»-

Q1

IC3 4017 02 Q3 CLK

Q4 Q5

1

D18

6

D13k.l-»

"'"•bu^X*

Q6 Q7 Q8 RST

C1

TÏÓon

w w w W •k

umkl>

Q9 ENA 13

]10(

|

>1 2

IC1= 4093

*Nn

D26^l-»-

1

• I D24k.l-» D21k.|-» H • I "E>2Qk.l-» •K D27^.1-»

6

D22^|-»-

7

•k

•H

J

9V

<5>


+

^ ca

C7

IC4

CIS) IC3

O)

SI waarschijnlijk weinig te vertellen.

Het schema Hoe ziet de hierboven geschetste opzet er in konkrete vorm nu precies uit? Het schema van figuur 1 geeft daarover uitsluitsel. Na alles wat er zojuist al over gezegd is, zal dit elektronicabrouwsel voor de wat meer

C6

C5

IC2 (?)

^4 SJ

100n

S1

®

; 6...9V' BH

IC1

0

Si

ervaren Elex-lezer nauwelijks als een verrassing komen. De reeds genoemde ingrediënten zijn namelijk , onmiddellijk te herkennen, en bovendien gaat het hier om een in wezen uitermate simpele aangelegenheid. Van rechts naar links kijkende, zien we de LED's D l . . . D27 (die straks in drie vertikale rijen van 9 stuks worden gerangschikt);

10M

16V

n-0.

f

906022X - 1 1

Figuur 1. Het schema lijkt op het eerste gezicht nogal uitgebreid, maar al snel blijkt dat het gewoon drie keer hetzelfde Is. Het gaat eigenlijk om drie simpele looplichten, die elk 9 LED's sturen.

elex -

3-15

4017

® i i É fe - «. -

1

Oj

Qi

CK

CK.t CO

0«

04

Q0

0;

Oa

Of

Oj

Qt

Oj

OJ

1—1

Oi

^

CIOCK j-uxn_r\jAruTJT_ru^rLrLn-n_r MilT ~\_

_/TT_

_m_ _m_ CARftV OUT

Ttming diafrim tor

Figuur 2. Bij een tienteller zoals de 4017 worden de Quitgangen ombeurten "hoog" In het ritme van de klokpulsen.

3-16 - elex

4017 906022X - 1 2

we vinden de tellers terug in de vorm van drie IC's van het type 4017 (IC2, IC3 en IC4); en verder toont het schema dat de oscillatoren elk zijn gekonstrueerd met behulp van een NANDSchmitt-trigger, waarvan er vier stuks in een 4093 zitten (IC1). De overblijvende vierde Schmitt-trigger hebben we aan het werk gezet als ingangsbuffer, want we houden er niet van om onderdelen ongebruikt

te laten — daar worden ze maar lui van. Een bijkomend voordeel van een Schmitt-trigger-ingang is dat die zo fijn hoogohmig is. We hoeven daarom geen (denderende) drukschakelaar als startknop te gebruiken, maar kunnen simpelweg volstaan met een tweepunts-aanraakkontakt: dat is goedkoper, gemakkelijker en werkt sneller bovendien. Terug naar het schema nu. In rust liggen de ingangen van IClb via weerstand Rl aan de voedingsspanning, dus aan een hoog nivo. Zoals bekend, betekent dat voor een NAND dat de uitgang "laag" is. Er gebeurt dan verder niets: de schakeling staat stand-by en wacht de komende ontwikkelingen af. Als we vervolgens onze vinger op het aanraakkontakt houden, dan worden de beide ingangen van IClb via de huidweerstand met massa verbonden. Die huidweerstand is weliswaar niet echt laagohmig (kan variëren tussen enkele kQ en enkele honderden kQ, afhankelijk van o.a. de vochtigheid), maar in verhouding tot de zeer hoge waarde van Rl is de waarde ervan wel degelijk laag te noemen. Dus worden de ingangen

van IClb op het moment van aanraking "laag", waardoor de uitgang (pen 4) van "laag" naar "hoog" gaat. Het resultaat is dat de rond ICla, -c en -d opgebouwde oscillatoren, die tevoren door het lage uitgangsnivo van IClb a.h.w "op de handrem" stonden, nu naar hartelust kunnen gaan oscilleren. Ze doen dat met een frekwentie van ongeveer 10 Hz. Dus ca. tien keer per sekonde krijgen nu IC2, IC3 en IC4 een pulsje op hun klok-ingang (pen 14). Deze IC's zijn tientellers van het type 4017 en wat zij op kommando van de klokpulsen doen, illustreert figuur 2. Zoals te zien, worden de uitgangen Qo. . .Q9 van de teller ombeurten "hoog". Bij elke klokpuls die arriveert, schuift de "een" aan de uitgang eigenlijk een plaatsje verder. Dus door de Quitgangen te verbinden met LED's, ontstaat al meteen het gewenste looplichteffekt.

Nog wat details Nu de werking van het geheel duidelijk is, kan het geen kwaad om nog eens wat bijzonderheden van het schema nader onder de

m. mk

issoaoel

s

rfrk m

£ f l £ .oooooon.

loep te nemen. Er zijn namelijk nog een paar wezenlijke dingen tot dusver ongenoemd gebleven. We beginnen maar weer — net als daarstraks — in de omgekeerde richting, dus van rechts naar links. De weerstanden R5, R6 en R7 dienen om de stroom door de drie groepjes LED's tot een geschikte en ongevaarlijke waarde te beperken. Aangezien er per groep steeds maar één LED tegelijk oplicht, hebben we aan één weerstand per groep genoeg. Over een oplichtende rode LED valt een spanning van ca. 1,6 V. Bij de hier gekozen voedingsspanning

van 9 V, zal er dus een restspanning van ca. 7,4 V over elke weerstand komen te staan. Bij de in het schema aangegeven waarde van 1,5 kö gaat er derhalve een stroom van ca. 5 mA door de LED in kwestie lopen. Dat is als regel ruimschoots genoeg om hem goed zichtbaar te laten oplichten. Vindt u de lichtopbrengst aan de zwakke kant, dan mag u R5, R6 en R7 eventueel iets in waarde verlagen, maar veel helpen zal dat niet, aangezien de telleruitgangen niet veel meer stroom kunnen leveren dan ze hier al doen. Hou bovendien in de gaten dat de bat-

terijkosten evenredig met de lichtsterkte stijgen! We zeiden zoeven langs onze neus weg dat de Quitgangen van de tellers IC2, IC3 en IC4 alle verbonden zijn met LED's. Helemaél klopt dat natuurlijk niet, want de oplettende lezer zal al lang gezien hebben dat aan Q« geen LED vastzit. Deze uitgang is namelijk verbonden met de reset-ingang, zodat op het moment dat Q9 "hoog" wordt de tellers automatisch worden ge-reset. Dit heeft tot gevolg dat de tellers kontinu door blijven "rollen" zolang het aanraakkontakt wordt vastgehouden. Dan nog iets over de oscillatoren (IC1). Die zijn buitengewoon simpel van opzet (ingewikkelder was niet nodig voor ons doel) en zijn alle drie nagenoeg identiek. "Nagenoeg", want zoals te zien hebben C2, C3 en C4 niet dezelfde waarde. De frekwentie van de drie oscillatoren is dus niet helemaal gelijk en de "loopsnelheid" van de bijbehorende groepjes LED's al evenmin. Dit hebben we bewust gedaan om het vingervlugge spelers onmogelijk te maken om het spelletje naar hun hand te zetten.

+L,

w

Figuur 3. Deze print-layout maakt de nabouw voor zelfetsers al heel gemakkelijk. Met het oog op het "Inkasten", kunnen de LED's het beste zo gemonteerd worden dat ze een flink stukje boven de andere komponenten uitsteken. Let op: de koper-layout Is gespiegeld afgedrukt!

Ondardelenlijst R1 = 10 MQ R2,R3,R4 = 1 MQ R5,R6,R7 - 1,5 kQ C1,C3,C5. . .C8 - 100 nF C2 • 82 nF C4 » 120 nF C9 - 10(iF/16 V D 1 . . . D 2 7 - LED IC1 - 4093 IC2,IC3,IC4 - 4017 S1 • schakelaar enkelpolig Bt1 - batterij 6 . . .9 V behuizing: bijv. PAC-TEC 8 6 x 1 4 0 x 3 2 mm (b x h x d) met ingebouwd batterijvak Geschatte bouwkosten: ca. f 20,-

Dan nog een laatste opmerking, en wel over Cl. Het laden van een kondensator vergt, zoals bekend, even elex -

3-17

tijd (zie elex-abc: RC-tijd). Nu heeft Cl weliswaar een betrekkelijk kleine waarde, maar aangezien het laden hier gebeurt via een weerstand van maar liefst 10 MQ (Rl), gaat er toch ongeveer een volle sekonde overheen voordat Cl tot een "hoog" nivo is opgeladen. Een en ander heeft tot gevolg dat de LED's nog een sekonde door blijven lopen na het loslaten van het aanraakkontakt. We hebben dit bewust gedaan om het spel wat realistischer te maken. De "uitroltijd" kan eventueel verder worden verlengd door Cl te vergroten. Wilt u daarentegen juist dat de LED's onmiddellijk stoppen als u het kontakt loslaat, dan dient Cl rigoureus te worden verkleind tot bijvoorbeeld 1 nF.

Afwerking Aan een speels ontwerp als dit moet natuurlijk ook in praktisch opzicht de nodige aandacht worden besteed. Louter elektronisch gezien, zal de opbouw van de schakeling weinig hoofdbrekens kosten. Daarvoor staat het in figuur 3 afgebeelde printontwerp garant. Heeft men de print eenmaal geëtst (of een bevriend knutselaar bereid gevonden dit voor u te doen), dan is het alleen nog een zaak van gaatjes opvullen aan de hand van de komponentenopdruk en de onderdelenlijst. Dat is in een uurtje of twee waarschijnlijk gepiept. Let er wel op dat u de IC's niet verkeerd-om aansluit en hou ook de polariteit van de LED's goed in de gaten. Bij nagenoeg alle LED's is het korte aansluitpootje de kathode! De attraktiviteit van het spelletje staat of valt met een leuke behuizing. We zouden daarom iedereen willen aanbevelen hier de nodige aandacht aan te besteden. Vanwege het eeuwige tijdgebrek hier op de redaktie, hebben wij de afwerking noodgedwongen wat aan de simpele kant gehouden. Toch is het best een aardig apparaatje geworden, zoals de diverse foto's bij dit artikel laten zien. Wij vonden in ons onderde3-18 - elex

Figuur 4. De gaatjes voor de LED's dienen natuurlijk wel op de goede plek te komen. . . Figuur 5. . . . maar als het boren er eenmaal opzit, dan is de rest een fluitje van een cent.

lenmagazijn toevallig een behuizing die geknipt was voor de schakeling. Dit kastje (zie onderdelenlijst) is van huis uit voorzien van een batterijvak voor een 9 V power-pack, biedt voldoende ruimte om er de print in te monteren en is bovendien lekker kompakt en plat. Het enige dat bij de montage een beetje aandacht vraagt, is het op de juiste plaats boren van de gaatjes voor de 27 LED's (figuur 4). Misschien dat het het slimste is om daarvoor een kopie van de komponentenopdruk van figuur 3 als mal te gebruiken. Daarna kunnen de LED's door de gaatjes worden gestoken (figuur 5), en kan de print met behulp van twee afstandsbussen worden vastgezet. De aanraakschakelaar kan op verschillende manieren worden gerealiseerd. In principe kan worden volstaan met twee metalen vlakjes, schroefjes of draadjes, op zodanig korte afstand van elkaar dat ze met een vinger kunnen worden overbrugd. In ons proefmodel hebben we een "luxe-versie" gemonteerd, bestaande uit een gemodificeerde cinchbus. Figuur 6 illustreert hoe dat ding tot stand is gekomen: in het chassisdeel werd simpelweg een M3boutje gestoken, dat tevoren met een stukje isolatiekous was omwikkeld. Onder de echte "freaks" zal nu wel weer een diskussie ontbranden of dat cinch-chassisdeel nu verguld dient te zijn of niet, maar dat laten we gevoeglijk aan uw eigen inzichten over. Om het uiterlijk van dit elektronisch spelletje wat op te fleuren, hebben we de moeite genomen om ook nog een frontplaat-layout te maken voor het kastje. Het is een simpel ontwerpje geworden (figuur 7) waarbij — geheel in de geest van de schakeling — wel rijkelijk met fruit is gewerkt. Als u het aardig vindt, kunt een kopie van deze layout op het kastje plakken. Zit er naar uw smaak wat te veel vitamine-C in verwerkt, dan staat het u vrij om wat anders te bedenken — wij doen daar niet moeilijk over.

Figuur 6. Van een cinchchassisdeel en een M3-boutje valt een professioneel ogende aanraakschakelaar te fabrieken. Figuur 7. Een leuke frontplaatlayout vormt de "finishing touch" van de fruitautomaat. Als u zelf niets weet te bedenken, kunt een kopie van dit ontwerp op het kastje plakken.

DRIE OP EEN RIJ

O

O

o o o o o o o

o o o o o o o

o o o o o o o o

RC-tijd: De tijd die nodig is om een kondensator C via een weerstand R tot 2/3 van de aangelegde spanning te laden of te ontladen. Schmitt-trigger: Digitale bouwsteen waarvan de uitgang pas van nivo verandert, wanneer aan de ingangen een bepaalde bovenste schakeldrempel wordt overschreden, of wanneer het nivo onder een bepaalde onderste schakeldrempel daalt. 906022-F

O ja, een laatste opmerking nog. Gezien het geringe stroomverbruik van onze fruitautomaat (ca. 15 mA), zijn wij voor wat betreft de voeding uitgegaan van batterijen. Vier penlights doen het prima, maar zelfs een 9V-batterij houdt het nog wel

zo'n 15 uur uit. In geval van zeer intensief gebruik kan het echter nuttig zijn om het apparaatje toch maar te voorzien van een aansluiting voor een netvoeding (6. . . 9 V).

NAND (niet-AND): Dit is een poort die bestaat uit een AND en een inverter. Terwijl bij een AND de uitgang alleen "hoog" is als alle ingangen "hoog" zijn, geldt voor een NAND het omgekeerde: de uitgang is alleen "laag" als alle ingangen "hoog" zijn.

(906022X) elex -

3-19

hex-probe maakt bits zichtbaar

Het in dit artikel beschreven meet-instrumentje is speciaal bedoeld voor die hobbyisten die zich met allerlei digitale schakelingen bezighouden, van computers tot en met eenvoudige tellertjes. Het apparaatje geeft de logische nivo's van maximaal vier lijnen tegelijk als een hexadecimaal getal weer. De te testen schakelingen mogen op TTL-nivo (5 V) of CMOS-nivo (maximaal 15 V) werken. In Elex worden regelmatig schakelingen beschreven waarin digitale IC's gebruikt worden. Een voorbeeld daarvan is de "disko-lights"3-20 — elex

schakeling elders in dit nummer. Wanneer men zo'n schakeling opbouwt, dan kan het wel eens voorkomen dat de zaak niet me-

teen naar behoren werkt. Het is dan wel handig als men een methode heeft om de spanningen (logische nivo's) te meten die op be-

paalde verbindingen staan. Helaas is een digitale multimeter (die op zijn gelijkspanningsbereik geschakeld is) niet altijd zo'n ge-

Figuur 1. Het LED-display geeft de op de vier datalijnen (DO. . . D3) binnenkomende logische nivo's in de vorm van een hexadecimaal getal weer. De spanningen op de datalijnen mogen maximaal 15 volt bedragen.

D0DID2D3

fftrsx ff

Figuur 2. Met behulp van deze layout moet het niet moeilijk zijn om een print voor de "hex-probe" te maken. Let op: de koper-layout is gespiegeld afgedrukt!

5V©-^ LDHHD1133 O

(*<•

®-f^ schikt meetinstrument hiervoor. De logische nivo's op bijvoorbeeld de uitgangen van een teller kunnen namelijk nogal snel veranderen. Daardoor krijgt men op een digitale multimeter, die gemeten spanningen immers in de vorm van een getal weergeeft, al gauw een indikatie waaraan geen touw vast te knopen is. Een analoge (draaispoel)multimeter is dan vaak al wat handiger: bij langzame nivo-veranderingen ziet men de naald duidelijk heen en weer springen tussen "laag" en "hoog". Bij zeer snelle nivo-veranderingen blijft de naald ergens tussen nul en maximum staan, afhankelijk van de duty-cycle van de blokspanning die op de meter terecht komt. Hoewel een konventionele analoge draaispoelmeter, in tegenstelling tot een digitale multimeter, zelfs nog een redelijke indikatie kan geven tot frekwenties tot rond de 20 kilohertz, kan hij helaas de toestand van slechts één lijntje tegelijk aangeven. Omdat het in digitale schakelingen, bijvoorbeeld bij tellers, van belang is dat men meerdere lijntjes (bijvoorbeeld de teller-uitgangen) tegelijk kan bekijken, neemt men in zo'n geval zijn toevlucht tot een "logic probe". Een logic probe is in zijn meest simpele vorm een rij LED-jes (ieder van een voorschakelweerstand voorzien) die op een aantal signaallijnen waarop zich digi-

D1,D2=1N4001

tale informatie bevindt, worden aangesloten. De andere kant van ieder LED-je is met de massa van het te testen apparaat verbonden. Is het logisch nivo op één van de lijntjes "hoog", dan zal het desbetreffende LEDje branden; bij een "laag" is het LED-je gedoofd. Meestal worden de LED-jes niet rechtstreeks op de signaallijnen aangesloten, maar via een power-buffer; op deze wijze worden de signaallijnen niet overbelast. De "hex-probe" uit dit artikel is ook een logic probe, maar is, in plaats van met een viertal LED's, met een cijfer-uitlezing in de vorm van een LED-display uitgerust. De "hex-probe" geeft het logische nivo op vier signaallijnen tegelijk weer in de vorm van een hexadecimaal getal. Behalve als testapparaatje voor het testen van tellers, buffers, datalatches, printerpoorten, adres- en databussen van computers, kan de "hexprobe" ook als universele uitlezing worden gebruikt.

Binair en hexadecimaal In een digitale schakeling kunnen op een signaallijn, in tegenstelling tot bij een analoge schakeling, geen oneindige hoeveelheid verschillende spanningsnivo's voorkomen, maar slechts twee. Om deze twee verschillende nivo's ("hoog" en "laag") in de vorm van een

906024X-11

Onderdelenlljst R1 - 220 Q R2 - 1 kQ R3 - 10 kQ R 4 . . . R 7 • 47 kQ P1 - 25 kQ Instelpotmeter C1 - 100^F/25 V C2 » 100 nF D1,D2 - 1N4001 IC1 - NE689F of NEB89N LD1 - 7-88gments-display com, kathode, bijvoorbeeld HD1133-0 (superrood), HD1133-R (rood) of HD1133-G (groen)

S1 - enkelpolige (miniatuur-) schakelaar 1 x maak kastje: bijvoorbeeld Heddic 220 helder [b x h x 1: 66 x 24 x 140 mm); op maat afzagen 7 x chassisdeel voor banaansteker (2,6 mm) Geschatte bouwkosten: circa f 15,- (exkl. printen behuizing)

elex -

3-21

Figuur 3. De volgebouwde print van ons prototype. De aanduidingen "DO". . ."D3" kunnen het beste ook op de behuizing worden aangebracht. Tabel 1. De met de "hexprobe" gemeten logische nivo's op de ingangen DO. . . D3 kunnen in de vorm van een binair getal worden voorgesteld. Met vier ingangen kunnen vier bits tegelijk worden bekeken. Er zijn dan 16 verschillende logische kombinaties mogelijk, die door de 16 binaire getallen (middelste kolom) worden voorgesteld. In de eerste kolom is de korresponderende decimale waarde weergegeven, terwijl in de laatste kolom de hexadecimale notatie te zien is, zoals die ook op het display verschijnt.

getal weer te kunnen geven, zijn er daarom slechts twee cijfers nodig, namelijk een 0 en een 1. Het in de digitale techniek gebruikte binaire (tweetallige) talstelsel kent dan ook alleen maar nullen en enen. Nu is het ook voor computerprogrammeurs nogal verwarrend om alleen maar met nullen en enen te werken. Wie ziet bijvoorbeeld meteen dat het binaire getal "00001101" met de decimale waarde "13" overeenkomt? Voor een computer is het geen probleem om met dergelijke getallen te werken (zo'n apparaat rekent zelfs liever binair dan decimaal); voor de mens is het binaire talstelsel echter veel te onoverzichtelijk. Om deze reden ordenen computerprogrammeurs de cijfers uit een binair getal in groepjes van vier en noteren de waarde van zon vier-bits groepje (ook wel "tetrade" of "nibble" genoemd) in de vorm van een hexadecimaal getal. Het hexadecimale (zestientallige) talstelsel wordt niet gebruikt om er in computers mee te rekenen, maar dient alleen om de lange en onoverzichtelijke binaire getallen in een wat handzamere vorm te noteren. Het decimale getal "13" dat binair als "00001101" geschreven wordt, moet eerst van rechts naar links in groepjes van vier bits worden geordend (bit = binary digit, digitaal cijfer). Al3-22 - elex

Tabel 1. decimale waarde 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

4-bits binair getal hexadecimale notatie D3...D0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

dus geordend ziet het er zo uit: "0000 1101". Vervolgens wordt ieder groepje van vier bits als een hexadecimaal cijfer genoteerd. Uit tabel 1 kunnen we afleiden dat ons voorbeeld-getal hexadecimaal als "0D" genoteerd wordt. We hebben in deze tabel de binaire getallen met de decimale waarde 0 tot en met 15 weergegeven, samen met hun hexadecimale notatie. U ziet dat bij de hexadecimale notatie voor de decimale waarden 10, 11, 12, 13, 14 en 15 enkele uit het alfabet afkomstige hoofdletter-symbolen gebruikt worden, namelijk A, B, C, D, E en F. Voor de eerste tien getalswaarden worden dezelfde symbolen gebruikt als in het decimale talstelsel, namelijk de symbolen 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 en 9.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

De

schakeling

Zoals in het schema van figuur 1 te zien is, vormt de "hex-probe" niet zo'n ingewikkelde schakeling. Dit komt doordat een deel van de benodigde elektronica netjes in IC1 verpakt zit. Het inwendige van het IC bevat uiteraard een dekoder voor het omzetten van de binnenkomende vier-bitsbinaire kode (op ingangen DO. . .D3) in een 7-segments-uitsturing voor het LED-display. Achter de dekoder volgt een driver (of power-buffer), zodat er voldoende stroom aan de afzonderlijke segmenten a. . . g van het LED-display geleverd kan worden. Pen 5 van het display, de "decimal point", wordt niet via een dekoder aangestuurd, maar rechtstreeks, en dient als in-

dikator om te zien of SI geopend of gesloten is. De binaire informatie die via de vier data-lijnen DO. . .D3 binnenkomt, kan in een viertal data-latches (geheugens) worden opgeslagen die zich in IC1 bevinden. Zolang pen 3, de "latchenable'Mngang van IC1, "laag" is, volgen de uitgangen van de latches de ingangsnivo's. Als de "LE"ingang echter "hoog" wordt gemaakt (door het sluiten van SI), dan blijven de latch-uitgangen in de laatste stand staan. Op deze wijze kan men dus een bepaalde meetwaarde vasthouden en op het display laten staan. Om aan te geven dat men de schakeling op "laatste meetwaarde onthouden" heeft staan, licht de "decimal point" op. Dit minisegmentje wordt immers bij het sluiten van SI (de "onthoud-schakelaar") via voorschakelweerstand Rl met de plus van de voeding verbonden. R2 zorgt dat de "LE"-ingang van IC1 bij geopende SI "laag" is. De vier weerstanden R4. . . . R7 bij de data-ingangen DO. . .D3 doen ook iets dergelijks. Deze weerstanden zorgen dat de dataingangen altijd automatisch "laag" zijn indien er niets op deze vier ingangen is aangesloten. Het display zal in zon situatie een "0" aangeven. De weerstanden zorgen ook dat er geen verwarrende getallen op het display verschijnen, indien u bijvoorbeeld alleen maar met DO wilt meten en de andere aansluitingen (Dl. . . D3) even los laat hangen. Aangezien er dan alleen maar de binaire getallen "0000" of "0001" aan de schakeling kunnen worden aangeboden (afhankelijk van een "laag" of een "hoog" op datalijn DO), verschijnt er op het display ook alleen maar een 0 of een 1. De andere datalijnen (Dl. . . D3) worden dan immers voortdurend "laag" gehouden door de genoemde weerstanden. Tot slot bespreken we nog de funktie van enkele onderdelen die nog niet aan de orde gekomen zijn. De serieschakeling van R3 en PI bepaalt de hoeveelheid stroom die door de

Figuur 4. Als u gebruik hebt gemaakt van printvoetjes, dan kunt u het IC en het display gewoon op de print "prikken".

segmenten van het LEDdisplay loopt. Met PI kan men dus de helderheid van de uitlezing bijregelen. Dit kan bijvoorbeeld gewenst zijn, indien er bij nogal fel omgevingslicht gewerkt wordt. Ook leveren de verschillende LED-display's waaruit men kan kiezen, afhankelijk van hun kleur (superrood, rood en groen), niet dezelfde hoeveelheid licht bij een bepaalde hoeveelheid stroom. De superrode versie levert overigens, wat de lichtopbrengst/ stroomverhouding betreft, de meeste waar voor zijn geld. Diode D2 is in de schakeling aangebracht om een kleine spanningsval teweeg te brengen over de voedingslijn van de 7-segmentsaansturing. Hierdoor wordt het opgenomen vermogen van IC1 tot een redelijke waarde beperkt. Van de kondensatoren die over de voedingsaansluitingen getekend zijn, zorgt Cl voor extra afvlakking van mogelijke rimpelspanninkjes op de voedings-gelijkspanning. C2 blokkeert eventuele stoorpiekjes op de voedingsspanning, die door elko Cl niet kunnen worden kortgesloten. Er is ook nog een beveiliging in de schakeling aangebracht tegen verkeerd-om aansluiten van de plus- en min-klem van de voedingsgelijkspanning. Indien u de spanning namelijk verkeerdom poolt, dan sluit Dl deze spanning kort, en brandt het zekeringetje van uw 5-volts net-adapter door.

Figuur 5. Let erop dat u voor IC1 het type NE589F of NES89N gebruikt; dit zijn 18pens IC's. De 20-pens versie, die ook verkrijgbaar is, past niet op onze print-layoutl Figuur 6. Het LED-display van het type HD1133 is een "common cathode"-type. Er zijn drie kleuren leverbaar (zie onderdelenlijst). Figuur 7. De "hex-probe" werd ook nog even op de telleruitgangen van de "kerstknipper" uit het laatste decembernummer aangesloten.

Opbouw Voor het monteren van de "hex-probe" kunt u desgewenst een print maken. De layout daarvoor is in figuur 2 te zien. De foto van figuur 3 laat de van komponenten voorziene print van ons prototype zien. Kontroleer, voordat u spanning op de schakeling aansluit, nog even of u de komponenten korrekt gemonteerd hebt en of u geen kortsluitingen tussen de printbanen gemaakt hebt met soldeerspatten. Het IC en het display kunnen eventueel in voetjes gestoken worden (zie de fo-

to van figuur 4). Voor alle zekerheid hebben we in figuur 5 de aansluitingen van IC1, een NE589N of NE589F, afgebeeld. In figuur 6 zijn de aansluitingen van het LED-display ("common cathode"-type) gegeven. Op de foto van figuur 7 kunt u zien dat we de "hexprobe" eventjes in kombinatie met de "kerstknipper" hebben laten werken. De schakeling was toen ook al

in een nette behuizing ingebouwd, welke van een zevental chassisdelen voor miniatuur-banaanstekers voorzien was. Indien u de "hex-probe" gebruikt om een schakeling door te meten die op een voedingsspanning van 5 volt werkt, dan kan de "hexprobe" rechtstreeks uit deze schakeling gevoed worden, op voorwaarde dat de desbetreffende voeding genoeg stroom kan leveren.

Bij een hogere voedingsspanning moet u een spanningsstabilisatortje gebruiken, bijvoorbeeld een 7805, om de hogere spanning in een 5 volt gelijkspanning (maximaal 7 volt) om te zetten. U kunt natuurlijk ook een 5 volts adaptertje of vier penlight-batterijen van 1,5 volt gebruiken. De spanning op de ingangsklemmen DO. . .D3 mag maximaal 15 volt bedragen. Er kunnen met de "hexprobe" dus zowel TTLschakelingen (5 V) als CMOS-schakelingen (15 V) worden doorgemeten. Indien u meer dan vier datalijnen tegelijk wilt bekijken, bijvoorbeeld een byte (8 bits) tegelijk, dan moet u de schakeling in tweevoud opbouwen. Het verdient dan wel aanbeveling om ofwel met kleuren ofwel door middel van tekst, aan te geven welke aansluiting DO is en welke D3 (of D7, bij tweevoudige opbouw). Het stroomverbruik van de schakeling wordt in belangrijke mate bepaald door de display-helderheid die u met PI hebt ingesteld; het stroomverbruik kan tussen 80 en 170 mA liggen. Vergeet bij het meten aan een schakeling niet om de massaklem van de "hexprobe" ook op de schakeling aan te sluiten; anders werkt het apparaatje niet. (906024X) elex -

3-23

spanningstester met LED-uitlezing F. Pipitone

Dit kompakte en handige apparaatje kan elke elektronica-hobbyist en elektromonteur goede diensten bewijzen. Het maakt een snelle kontrole van spanningen mogelijk en geeft bovendien meteen de polariteit van de spanning aan. De LED-uitlezing maakt dat het ook bij slecht licht probleemloos werken is met dit instrumentje. De ontwerper van deze schakeling, mijnheer Pipitone, is ondertussen een oude bekende van ons. Zo op gezette tijden komt hij hier de redaktieburelen binnendraven met zijn aanstekelijk italiaans enthousiasme en heeft dan altijd wel een of ander leuk apparaatje bij zich dat hij in elkaar heeft gefrutseld. Zijn kreaties zijn in technisch opzicht zelden revolutionair, maar toch zit er altijd een origineel tintje aan. Zijn specialiteit ligt in het maken van speelse hebbedingetjes, waarbij LEDjes vrolijk knipperen en kleine luidsprekers melodietjes ten gehore brengen. Het elders in dit nummer beschreven spelletje "drie op een rij" zou eigenlijk een typisch Pipitone-ontwerp zijn geweest (wat het niet is). Deze "spanningstester" is eigenlijk iets te serieus voor hem. Een en ander doet vermoeden dat onze Italiaanse vriend op het moment een zware aanval van volwassenwording te verduren heeft; iets dat heel ernstig kan zijn als je inmiddels al - zoals Pipitone - op tamelijk rijpe leeftijd bent. We zijn benieuwd hoe het met hem afloopt.

Spanningsdeler Om wat voor schakeling 3-24 - elex

gaat het hier nu precies? Wel, we zeiden het al zo'n beetje in de aanhef. Het is een instrumentje voor snelle, globale metingen van spanningswaarde en polariteit. Geen voltmeter dus, en ook geen simpele spanningzoeker, maar iets daar tussenin. Het is ook beslist geen konkurrent van een multimeter,

maar eerder een nuttige aanvulling daarop. Een multimeter is voor veel toepassingen eigenlijk veel te nauwkeurig en te uitgebreid, en is bij het werken in donkere hoekjes bovendien moeilijk af te lezen. Bij het hier beschreven instrumentje is de uitlezing veel grover, maar tegelijk ook heel ondubbelzinnig en nauwelijks

fout te interpreteren. Daarbij zorgen de LED's voor een prima zichtbaarheid, onder alle omstandigheden. De tester is geschikt voor spanningen tussen 6 V en 380 V en bestrijkt dus het meest gebruikte gebied. De indikatie gebeurt met een zestal LED's, welke korresponderen met spanningen van resp. 12 V, 24 V, 50 V, 110 V, 220 V en 380 V. De polariteitsmelder fungeert tevens als 6-Vindikator. Hoe hoger de spanning, des te meer LED's er branden; dus bij een spanning van bijvoorbeeld 12 V brandt alleen de 12-V-LED, terwijl bij een gemeten spanning van 220 V alle LED's branden op een na. De opzet van deze "spanningsladder" is in wezen heel simpel. Figuur 1 toont het principe. We zien hier een weerstandsdeler, met op elk knooppunt een transistor die een LED stuurt. Als alle weerstanden dezelfde waarde hadden, zou over elk exemplaar ook dezelfde spanning vallen; dat is hier echter duidelijk niét het geval. De deler is zo opgezet dat elke weerstand het dubbele is van zijn voorganger. Hoe groter de weerstand, hoe meer spanning erover valt. Weerstand 8R is het grootst, dus zal het duidelijk

zijn dat als we de ingangsspanning langzaam opvoeren, eerst de onderste transistor zal gaan geleiden en de onderste LED zal oplichten. Stijgt de spanning tot de dubbele waarde, dan gaat ook de erboven liggende transistor geleiden en zullen er in totaal twee LED's oplichten, etc, etc. Door een juiste keuze van de spanningsdelerweerstanden, valt exakt te berekenen bij welke spanningen de diverse LED's gaan oplichten. Ook kun je het netwerk in principe natuurlijk zo uitgebreid maken als je wilt: de uitlezing geschiedt dan in steeds meer stapjes en het instrument wordt steeds nauwkeuriger. Alleen zijn er dan op een gegeven moment zo veel transistoren en LED's mee gemoeid dat je je dient af te vragen of het niet zinniger (en goedkoper) is om maar een "echte" voltmeter te bouwen. Een in ekonomisch opzicht redelijk maximum zal waarschijnlijk in de buurt van de acht è tien LED's liggen. Goed. Het principe kennen we intussen. Dan gaan we nu eens kijken hoe een en ander in praktische vorm is uitgewerkt.

Figuur 1. Het principe van de hier beschreven tester Is simpel. Het gaat om een spanningsdeler van waaruit vla transistoren een aantal LED's worden gestuurd. Figuur 2. Omdat de praktijk altijd wat specifieke problemen met zich meebrengt. Is het komplete schema toch weer een tikkeltje uitgebreider dan figuur 1.

figuur 1 geschetste spanningsladder in het oog, namelijk het gedeelte rond T3...T7enD14...D18. Wat niet meteen duidelijk is, is dat ook D13 nog deel uitmaakt van dit netwerk en in feite Tl en T2 eveneens. Maar daar komen we zometeen nog op. We zullen het schema maar eens netjes van links naar rechts doorlopen. De gemeten ingangsspanning belandt via de serieweerstanden Rl en R2 bij de testschakeling. R2 is toegevoegd om door variatie van deze weerstand de schakeling enigszins te kunnen ijken. Van het effekt van deze ijking moet men zich echter niet al te veel voorstellen. De LED's Dl en D2 fungeren als polariteitsindikator; als de "plus" inderdaad aan de positieve ingangsklem ligt, dan licht de groene LED Dl op en in het andere geval de rode LED D2. Bij wisselspanning lichten ze beide op. Dat oplichten gebeurt vanaf een ingangsspanning van ca. 6 V, zodat beide LED's tevens als 6-V-indikator fungeren. De noodzakelijke stroombegrenzing voor Dl en D2 wordt verzorgd door een

kombinatie van een gewone weerstand (R3) met een zogeheten PTC (R4). Zo'n PTC is de tegenpool van een NTC; een weerstand dus, waarvan de weerstandswaarde toeneemt naarmate de temperatuur hoger wordt. Dat proces heeft natuurlijk even tijd nodig, hetgeen merkbaar is aan het feit dat de LED's direkt na het aanleggen van de spanning kortstondig wat feller oplichten. Als we wat verder naar rechts gaan in het schema, dan zien we dat voor de rest van de schakeling de spanning dubbelfasig wordt gelijkgericht, maar niet wordt afgevlakt. Er is namelijk geen buffer-elko toegepast. Dat betekent dus er geen topspanning wordt gemeten, maar de gemiddelde waarde van de ingangsspanning. De gelijkrichting vindt overigens plaats met behulp van een dubbele brugschakeling (D3. . . D10), om te voorkomen dat de dioden bij lichtnetspanningspieken van meer dan 1000 V (komt voor!) de geest zouden geven. Dan zijn we nu toe aan de eigenlijke indikatieschakeling. Zoals gezegd lijkt het

Het schema Al bij de eerste blik op het schema springt gelijk de in

906021X -12

elex -

3-25

deel rond T 3 . . .T7 als twee druppels water op figuur 1. Alleen is hier de simpele LED-serieweerstand vervangen door een wat mooiere oplossing, namelijk een konstante stroombron. Als zodanig fungeert namelijk transistor T8, welke de benodigde referentiespanning van LED Dl 3 betrekt. Stroombron T8 begrenst de stroom door de LED's niet alleen (want dat kan een serieweerstand net zo goed), maar voorkomt bovendien dat tijdens het gebruik de helderheid varieert. Wat echt afwijkt ten opzichte van figuur 1, is de sturing van D13. Om een goede indikatie van het 12-V-bereik te krijgen, bleek het namelijk nodig om dit af te splitsen van de overige indikators. Hoe werkt het? Een nadere beschouwing leert al snel dat R8 en D13 deel uitmaken van de spanningsdeler, die voor de rest bestaat uit R9. . . R14. De waarde van R8 is zo gekozen dat bij een spanning van ca. 10 V over de spanningsdeler de met Tl en T2 opgebouwde darlington in geleiding komt. In de emitter van T1/T2 bevindt zich, zoals te zien, een PTCweerstand (R5) welke als een soort aktieve emitterstroombegrenzer fungeert; als de stroom toeneemt, wordt de dissipatie in R5 groter, waardoor zijn weerstand stijgt en de stroom daalt, etc, etc. Het geheel probeert zich dus als stroombron te gedragen, waardoor wordt voorkomen dat D13 stuk gaat. Van de beveiligende werking van PTC R5 is ook dankbaar gebruik gemaakt voor de rest van de schakeling. Want, zoals te zien, wordt de voedingsspanning voor de overige LED's achter de PTC vandaan gehaald. Zener Dll en bijbehorende serieweerstand R7 zijn voor alle zekerheid toegevoegd als extra beveiliging; tijdens normaal bedrijf zal Dll echter nooit in aktie komen. Het resterende deel van de schakeling behoeft eigenlijk nauwelijks nog kommentaar. Als de spanning over de weerstandsdeler verder stijgt, zal op een geven moment de spanning over R14 3-26 - elex

(na R8 de grootste weerstand in de deler) zo ver zijn toegenomen dat T7 gaat geleiden en Dl 8 gaat oplichten. Bij verder stijging van de ingangsspanning, gaat ook T6 geleiden, dan T5 en zo door. Er gaan dus steeds meer LED's oplichten. De stroom blijft gelijk, aangezien die door T8 konstant wordt gehouden en de LED's in serie staan. Daarmee hebben we de hele schakeling gehad. Eén klein detail willen we nog noemen. Als u goed kijkt, zult u zien dat op het moment dat D18 gaat oplichten, D13 ietwat zwakker gaat branden. Beide stromen worden namelijk via PTC R5 geleverd en als Dl 8 gaat branden, moet D13 het dus met een ietsje minder stroom doen. Erg belangrijk is het echter niet en het gaat dan ook te ver om dit verschijnsel een nadeel van de schakeling te noemen.

Bouw Figuur 3 toont de print die

we voor de spanningstester hebben ontworpen. Geen experimenteerprint zoals u ziet, maar een "echte" print, die u wel zelf nog even moet etsen. Daarna is de opbouw aan de hand van de in figuur 3 getekende komponentenopstelling niet meer dan een routineklusje. Een opvallend detail naar Elex-begrippen, vormt het grote aantal 1-Wweerstanden; dit was natuurlijk nodig vanwege de hoge ingangsspanningen waar we zaak op berekend hebben. Let er vooral op dat voor Cl en D 3 . . . D 1 0 de juiste typen worden gebruikt, want deze komponenten moeten tegen hoge spanningen bestand zijn. Waar bij de bouw wellicht ook wat extra aandacht dient te worden besteed, is de polariteit van de dioden en LED's - in totaal zijn dat er nogal wat. Houd in geval van twijfel vast aan de volgende vuistregel: bij LED's is het /rorte pootje de Aathode (het balkje in het diodesymbool). Trouwens, nu

we het toch over de LED's hebben; aangezien deze hier niet meer dan zo'n 3 mA stroom krijgen, dienen er high-efficiency-LED's van goede kwaliteit te worden gebruikt. Bij toepassing van gewone huis-tuin-en-keukenLED's zal de helderheid van de uitlezing echt onder de maat blijven. De schakeling heeft uiteraard geen voedingsspanning nodig, hetgeen betekent dat u bij het zoeken naar een geschikte behuizing uitsluitend rekening hoeft te houden met de afmetingen van de print. Meer hoeft het apparaatje namelijk niet te bevatten. Zoals de foto's bij dit artikel laten zien, hebben wij ons proefmodel ondergebracht in een tamelijk plat kastje van doorzichtig kunststof. Die oplossing heeft belangrijke praktische voordelen, want we hoefden nu helemaal geen gaatjes voor de indikatie-LED's te boren. Metalen behuizingen zijn in verband met de veiligheidseisen uiteraard uit den boze! Hoe u de ingangsaansluitingen wilt uitvoeren, is een zaak van persoonlijke smaak. Op de print is ruimte gereserveerd voor een schroef-konnektor (KI). Hieraan kunnen eventueel twee soepele meetsnoertjes worden bevestigd, met krokodilleklemmen of desgewenst echte meet-probes. Bij ons prototype kozen wij voor een iets andere oplossing, die in de praktijk heel handig bleek. Aan de "min"aansluiting (welke nagenoeg altijd zal korresponderen met de "massa" van het meetobjekt) bevestigden we inderdaad zo'n soepel meetsnoertje zoals hierboven beschreven, maar als "plus"-aansluiting monteerden we een starre meetpen rechtstreeks aan het apparaatje. De foto van figuur 4 maakt duidelijk wat we bedoelen.

Bediening Eigenlijk hoeft over het gebruik van deze tester niet veel verteld te worden. Het wijst zichzelf. De ingang wordt verbonden met het te meten of te kontroleren objekt. De eerste

Onderdelenlijst R1 •» 220 Q/1 W R2 = 100 Q/1 W R3 = 560 S/1 W R4,R5 «= 5 kQ PTC Siemens P5330-B404) R6 - 120kQ/1 W R7 « 390 Q R8 - 270 kQ/1 W R9 - 8,2 kö R10 = 1,5 kQ R11 - 3 kQ (of 3,01 kQ) R12 - 6.8 kQ R13.R16 - 10 kQ R14 - 36 kQ (of 36,5 kQ) R15,R17 » 270 Q C1 = 33nF/1000 V C2 = 100 nF D1 = LED groen D2 « LED rood D 3 . , . D 1 0 - 1N4007 D11 = zener39 V/1 W D12 = zener 4,7 V/ 00 mW D13. . .D18 - LED hyperrood D19 - 1N4148

T1,T2 - BC557B T 3 . . , T 8 = BC547B behuizing: bijv. Heddio (doorzichtig kunststof) KI = printkonnektor Geschatte bouwkosten: ca. f 15,- (zonder behuizing)

Figuur 3. De print voor de spanningstester Is kompakt en overzichtelijk. Let erop dat de koper-layout hier In spiegelbeeld Is afgedrukt! Figuur 4. De Ingangsaanslultlngen kunnen op verschillende manieren worden uitgevoerd. Hier een close-up van onze oplossing.

blik dient nu te gaan naar het LED-paar D1/D2; licht de groene LED op, dan is de "plus" van de gemeten spanning inderdaad met de "plus" van de tester verbonden, licht de rode LED op dan is de polariteit omgekeerd. Lichten ze beide tegelijk op, dan hebt u met wisselspanning te maken. Zodra Dl en/bf D2 oplichten, is tegelijk zeker dat de gemeten spanning minstens 6 V of meer is. Licht behalve Dl of D2 tevens D12 op, dan bevindt zich de gemeten spanning ergens in het bereik tussen 12 V en 24 V. D18 geeft aan dat de spanning tussen 24 V en 50 V ligt, enzovoort. Kortom, u kijkt gewoon het rijtje af en dan is in één oogopslag duidelijk in welk gebied de spanning ligt. Tenminste, als u niet bent vergeten de LED's tevoren van een duidelijke markering te voorzien. . .

elex -

3-27

modelbaan-overweg een realistische sturing

ÊÊËÉÈÊÈÊ •

'

*

,

mrW^Ê

.

(Tl

-fc

^

1*

, ÜLJ

•MiuÉiiiisiiim

Modeltrein-liefhebbers weten al lang dat niet alleen het sporenplan, maar ook de totale entourage zeer belangrijk is. Wat is immers een baan zonder huisjes, boompjes of beestjes, of alle toeters en bellen die bij de NS wel rond het spoor staan. Vandaar dat we in de loop der tijd al heel wat schakelingen gepubliceerd hebben die onder het hoofdstuk "modeltrein" vallen. Deze maand voegen we daaraan een universele sturing voor model-overwegen toe. Voor de modelbaan zijn er verschillende soorten overwegen in de handel, die nagenoeg allemaal hetzelfde nadeel hebben. De bomen gaan of te laat dicht of al veel te vroeg open. Een mooi voorbeeld hiervan zijn de mechanische gevallen, die door het gewicht van de lokomotief met een rotklap dichtgesmakt worden en, als u een beetje pech hebt, al weer half open gaan als er met vrij lichte wagons gereden wordt. Ook bij elektrisch gestuurde overwegen wil het nog wel eens voorkomen dat bij een lange trein de overweg al 3-28 - elex

open gaat voordat de laatste wagon gepasseerd is. Vaak wordt er bij dergelijke systemen alleen gekeken naar de positie van de lokomotief op het baanvak van de overweg en dus niet naar de eventuele wagons die nog volgen. Om van alle ellende af te komen en een veel realistischer overweg te krijgen, hebben we een schakeling ontworpen die voorgoed afrekent met alle nadelen. Tevens is de sturing zo opgezet dat hij zowel bij drieals bij tweerail-banen gebruikt kan worden en voldoende flexibel is om alle in

de handel zijnde overwegen te bedienen. Om een universele sturing te kunnen maken, moesten we uitgaan van de ingewikkeldste overweg-bediening. Pas daarna hebben we het ontwerp zo aangepast dat door eliminatie van deelschakelingen alle andere systemen ook gestuurd konden worden. Deze volgorde hanteren we daarom ook bij de bespreking van het apparaat. Konkludeer dus niet te snel dat het ontwerp voor u niet van toepassing is, omdat uw overweg op een andere manier werkt. In het verloop van het verhaal la-

ten we alle gangbare modeloverwegen de revue passeren.

Puls up, puls

down

Elektronisch gezien, zijn de ingewikkeldste overwegen de exemplaren waarbij er twee aparte pulsvormige signalen voor "op" en "neer" noodzakelijk zijn. Om zon exemplaar op de juiste momenten van de gewenste signalen te voorzien, is een schakeling vereist die opgebouwd is volgens het blokschema in figuur 1. Laten we deze "blokkendoos" eens met u doornemen, te beginnen bij de

— i

c c

3

E

3

C

3

C

1

E

overweg

3

MMV1

t

1

detektor

C

3

E

MMV2

~1_

r

IT'U Ü~U

1

3

C

3

JT_

Upsturing

,V «Y

1(ff

C

11

V modeloverwegsturing

c

—1

ts

Jf

, 11 trein-

E

Downsturing

__

3 3

C

_n_

J"

U

C

i

!

licht- en geluidssignalering

" ^_ 906023-16

Figuur 1. Het blokschema de overwegsturing.

van

F/guur 2. Da treindetektor voor Mnrhlin bunmi stalt nlat zoveel voor. Dit Is overigens het eerste deel van de totale schakeling. De poorten IC2a en IC2b vindt u terug In het schema In figuur 3.

2

L

3

:

3

c c c c c

3 3 3

R3P"I

3 3

E

3

:

3

c

3

E B

]

C

spoorbaan. Zoals te zien, is hier een apart baanvak gekreëerd door één spoorstaaf op twee verschillende plaatsen te onderbreken. Deze scheiding maakt het op de een of andere manier mogelijk om te detekteren of er een trein op het baanvak rijdt Hoe dit precies plaatsvindt, vertellen we verderop. Op dit moment is het alleen van belang om te weten dat de detektieschakeling de aanwezigheid van een trein aangeeft door zijn uitgang "hoog" te maken.

3

—

N1 R1

n__y

C1

N2r

3

E

3

L

3

E

3

c

3

De "laag" naar "hoog" gaande flank (we spreken dan van een opgaande flank) triggert MMV1 (een monostabiele multivibrator). Deze reageert daarop met een korte puls, die een schakeltransistor stuurt. De transistor bekrachtigt op zijn beurt een relais waarmee de vereiste down-puls op de ingang van de overweg gezet wordt. Als de trein het overwegbaanvak verlaat, wordt de uitgang van de treindetektor weer laag. De neergaande flank die hierbij optreedt, triggert MMV2, die daardoor een puls opwekt waarmee een tweede relais bediend wordt. Via de schakelkontakten van dit relais wordt vervolgens de juiste puls op de up-ingang van de overweg gezet, die daardoor keurig open gaat. Naast de twee mono's stuurt de treindetektor ook nog een deelschakeling die de overwegsignalering verzorgt. Bij de NS-overwegen zijn dat meestal een aantal knipperlampen en bellen, vandaar dat onze schakeling ook hiermee uitgerust kan worden.

De treindetektor voor Marklin 906023 -12

Het belangrijkste deel van de overwegsturing is in feite

het gedeelte dat detekteert of er een trein de overweg nadert. Dit is overigens een schakeling die voor het drierails Marklin-systeem anders is dan voor twee-rails gelijkstroombanen. Laten we om te beginnen eens gaan kijken hoe dat bij Marklin gaat. Zoals in figuur 2 is aangegeven, dient er een speciaal soort rail gebruikt te worden, waarvan de spoorstaven onderling geïsoleerd zijn. Op geruime afstand voor en na de overgang dient er een spoorstaaf onderbroken te worden. Wanneer nu op dit baanstuk de schakeling uit figuur 2 wordt aangesloten, dan zal Rl' aan een kant "zweven". Via R3 wordt nu de ingang van IC2a "hoog" gehouden en is de uitgang "laag", overeenkomstig hetgeen we bij het blokschema vertelden. Als er nu een trein op de gesepareerde rails komt, dan zorgen de geleidende assen van de lokomotief en de wagons ervoor dat Rl' aan massa komt te liggen, zodat de ingang van IC2a "laag" wordt en de uitgang omklapt van "laag" naar "hoog". Deze situatie blijft zo totdat de laatste as van de trein het baanvak verlaten heeft en Rl' niet meer met massa verbonden is. In deze schakeling is Cl elex -

3-29

noodzakelijk om stoorpulsen, die ontstaan wanneer de trein over de rails dendert, te onderdrukken. Het feit dat bij Marklin de trein op wisselspanning rijdt, heeft overigens niets met de werking van de schakeling te maken. De voeding van de trein en die van de overwegsturing dienen namelijk onafhankelijk van elkaar te zijn, waardoor het niets uitmaakt dat beide systemen gekoppeld zijn.

Twee-rail

Figuur 3. De komplete schakeling. In het omlijnde kader is de treindetektor weergegeven voor tweerail-systemen. Voor Marklin-banen moet u dit deel vervangen door weerstand Hl'.

systemen

Bij dit soort banen kan de detektor uit figuur 2 helaas niet toegepast worden, omdat op de twee spoorstaven immers de rijspanning voor de trein staat. Vandaar dat we een andere oplossing hebben moeten bedenken. Wat het resultaat geworden is, toont figuur 3, die overigens ook de rest van de

schakeling laat zien. Ook bij deze detektor dient er een apart baanvak gemaakt te worden, door voor en na de overweg een spoorstaaf te onderbreken. Via de dioden Dl en D2 wordt dit baanvak vanuit de rest van de baan van spanning voorzien. Wanneer er nu een trein op het baanvak komt, gaat er een stroom door de dioden lopen, zodat er een spanningsval ontstaat, waarmee een van de transistoren T l of T2 gestuurd wordt. Welke van de transistoren gaat geleiden, wordt bepaald door de stroomrichting. Loopt er namelijk stroom van het punt F via Dl naar massa, dan komt Tl in geleiding, terwijl er bij een stroom in tegengestelde richting via D2 een spanning ontstaat waardoor T2 aangestuurd wordt. Wat de gevolgen zijn als

een van de transistoren gaat geleiden, is het gemakkelijkste te zien aan Tl. Deze trekt namelijk de ingang van IC2a naar massa, waardoor het gedeelte na deze poort geaktiveerd wordt. Ook T2 heeft deze funktie, al is dat niet onmiddellijk te zien. Deze tor geleidt namelijk alleen als er over D2 een spanningsval ontstaat, maar omdat de stroom nu de andere kant op loopt, wordt het punt F negatief ten opzichte van massa. Wanneer we aannemen dat er geen spanning over de kollektor/emitterovergang van T2 staat als deze volledig in verzadiging is, dan zou de ingang van IC2a negatief worden. Dit is echter schadelijk voor het IC, vandaar dat D3 in serie met T2 opgenomen is, zodat de spanningsval over de diode er net voor zorgt dat

©10V

906023X-11

3 30 - elex

IC2a geen negatieve ingangsspanning te verwerken krijgt. Ook in deze detektor treft u kondensator Cl aan, die vervelende stoorpulsen moet onderdrukken. Dit is nu niet meer de enige funktie, want bij banen waarbij gereden wordt met "pulsbreedtemodulatie" is hij zelfs onontbeerlijk. Hoewel dat de detektor voor tweerail-systemen vrij uitgekookt is, heeft hij toch een nadeel. Alleen als er een stroomverbruiker op het gesepareerde baanstuk rijdt, reageert de schakeling. Dit betekent dat we met lange treinen in de problemen kunnen komen. Zodra de lokomotief namelijk het baanvak verlaten heeft, gaat de overweg open, waarbij het dan nog maar de vraag is of de laatste wagon al voorbij de overweg is. Om dit probleem te omzeilen, moeten we er voor zorgen dat ook de laatste wagon een stroom door de dioden veroorzaakt. Dit kan bijvoorbeeld door een wagon te gebruiken die voorzien is van verlichting. Bij goederenwagons is dit echter vrij ongebruikelijk, maar in dat geval is het ook mogelijk om een weerstand van 1 kQ tussen de wielen te solderen, zoals in figuur 4 te zien is.

Figuur 4. Een meerstand van 1 kS, die tussen de wielen van de laatste wagon gesoldeerd is, zorgt er voor dat de bomen pas open gaan als de gehele trein het baanvak van de overweg verlaten heeft. Figuur 5. Door de onderbreker buiten werking te stellen, gaat de bel niet rinkelen, maar laat slechts een kort "pling" horen als er spanning op gezet wordt. Figuur 6. Wie zelf een overweg wil gaan maken, kan een heel eind komen met een gelijkstroommotortje, dat op de hier afgebeelde manier aangesloten wordt.

906023 • 14

Na NI Over de rest van de schakeling hoeven we niet veel meer te zeggen, omdat dit in grote lijnen overeenkomt met het blokschema. ICla en IClb zijn de twee monostabiele multivibrators, die door het feit dat van de ene de T-ingang en bij de andere de T-ingang gebruikt wordt, respektievelijk op de opgaande of de neergaande flank triggeren. De tijd dat de Q-uitgangen "hoog" zijn, wordt bepaald door PI en de kondensatoren C2 en C3. Aangezien de potmeter voor beide MMV's gebruikt wordt en de twee kondensatoren dezelfde waarde hebben, is de down-puls even lang als de up-puls. De eenheid die de signaleringslichten en de bel stuurt, bestaat uit IC2c en N4. Déze twee poorten vormen

X1 Rel

|

T

-fiX1

•<§>

-©

C1

X2

®

Re2 |

T

X2

C2 906023 • 15

een blokspanningsgenerator, die alleen maar werkt als het uitgangsnivo van IC2b "hoog" is. Deze situatie treedt op wanneer beide ingangen niet tegelijkertijd "hoog" zijn. Vergelijken we dit deel met het blokschema, dan ziet u dat de sturing van de blokgolfgenerator toch iets anders verloopt. Volgens figuur 1 wordt de generator in- of uitgeschakeld door het uitgangsnivo van NI, terwijl in figuur 3 te zien is dat we daarvoor het ingangsnivo van IC2a gebruiken plus het nivo op de Quitgang van IClb. Waarom dit gedaan wordt, is snel verklaard. Zouden we de uitgang van IC2a gebruiken, dan schakelt de signalering uit voordat de bomen geopend zijn, iets dat niet realistisch is. Dit wordt echter elex -

3-31

door de schakeltruuk met IC2b voorkomen. Gedurende de tijd dat er een trein op het overgangsbaanvak rijdt, is pen 12 van IC2b "laag" en de uitgang "hoog". Op het moment dat de trein het baanvak verlaat, klapt het nivo op pen 12 om. De uitgang van IC2b blijft dan echter nog "hoog", omdat op dat moment IClb getriggerd wordt en uitgang Q nog enige tijd laag blijft. Met IC2b zorgen we er dus voor dat de signalering nog blijft werken totdat de bomen open zijn. Bij de signaleringseenheid hebben we overigens nog een slimmigheidje verwerkt. Zoals te zien, gebruiken we in plaats van de standaard stuurschakeling, zoals toegepast voor het bekrachtigen van de relais (T3, T4), een afgeleide vorm met een PNP-transistor. Dit andere type transistor heeft tot gevolg dat er alleen stroom door de LED's kan lopen als de spanning op de basis laag is (dus net andersom als bij een schakeltrap met een NPN-transistor). Nu moet u niet denken dat we de PNP-transistoren gebruiken om te laten zien dat ook hiermee geschakeld kan worden. In dit geval zijn namelijk de PNP's van wezenlijk belang. Door dit type transistor en de verbinding tussen pen 9 van IC2c en pen 6 van lC2d hebben we ervoor gezorgd dat er geen LED's blijven branden wanneer de overweg open is. Op het moment dat de

uitgang van IC2b "laag" wordt, stopt de generator, omdat de uitgang van IC2c kontinu "hoog" blijft. Zou pen 6 van IC2d nu met pen 5 verbonden zijn (ook dan genereert de schakeling nog), dan had dat tot gevolg dat pen 4 "laag" zou zijn, waardoor T5 aangestuurd werd. Dit is echter niet het geval, omdat pen 6 door IC2b op een laag-nivo gezet wordt. De uitgang van IC2d zal daardoor, net als die van N3, ook "hoog" worden, met als gevolg dat alle LED's keurig doven. Aan transistor T5 hangen niet alleen een paar LED's, maar ook nog een vreemd onderdeel: El. Dit stelt de bel voor, die zoals in het schema te zien is, in hetzelfde ritme rinkelt als het oplichten van D10 en Dll. De bel is overigens een aangepaste huisdeur- of poppenhuis-bel. Het is namelijk niet de bedoeling dat de bel echt gaat rinkelen, maar slechts een "pling" laat horen als er spanning op gezet wordt. Hiervoor dient het ding op een andere manier aangesloten te worden dan gebruikelijk is. Zoals in figuur 5 te zien is, moet de onderbreker buiten werking gesteld worden door de draden rechtstreeks op de spoel aan te sluiten. Met R9 wordt de bel aangepast aan de voedingsspanning. Voor bijvoorbeeld 4,5V-poppenhuisbellen dient deze weerstand 1 kQ te bedragen.

Andere soorten overwegen Zoals gezegd, is de schakeling uit figuur 3 bedoeld om overwegen te sturen die twee aparte ingangen voor "op" en "neer" hebben. Er zijn echter ook exemplaren die slechts één ingang hebben waarop achtereenvolgens eerst een down-puls gezet dient te worden en daarna een up-puls (bijv. Faller). Om die typen met onze schakeling te kunnen sturen, moet de schakeling zo aangepast worden dat Rel zowel door ICla als

Figuur 7. De print van de overwegsturing volgens de schakeling uit figuur 3. Door een paar kleine aanpassingen, kan elk type overweg bediend worden.

Onderdalenlijst R1,R2 - 4,7 kQ R3 - 100 kQ R4,R5 - 10 kQ R6,R7 • 10 MS R8 - 470Ö R9 - 1 kQ P1 - 1 MQ instel R1' * 4,7 kQ R4' « 10 kQ C1 - 1 0 n F / 1 6 V C2,CSI » 4,7/*F/16 V C4 « 220 nF C5 * 470 >
3-32 - elex

IClb bekrachtigd wordt (er dient een OR-funktie gekreëerd te worden). Dit gaat het gemakkelijkst door weerstand R5 niet met de basis van T4 te verbinden, maar net zoals R4 ook aan T3 te leggen. Deze transistor wordt dan of door ICla of door IClb in geleiding gebracht. Bij deze aanpassing kunt u overigens de onderdelen D7, Re2 en T4 gewoon weggelaten. Voor overwegen die konstant bekrachtigd moeten worden — dus de exemplaren waar kontinu spanning opgezet dient te worden om de bomen gesloten te houden (o.a. het geval bij Marklin overwegen) — kunnen er nog meer onderdelen vervallen. Bij die typen monteert u R4 niet aan de uitgang van ICla, maar rechtstreeks aan IC2a (dus zoals we dat aangegeven hebben met R4'). Nu kunt u R5, T4, D7, Re2 en C2 achterwege laten en wie het niet storend vindt dat de signalering stopt voordat de bomen open zijn, hoeft zelfs de beide MMV's (dus IC2), D4, D5, C3 en PI niet te monteren. In dat geval dient u wel de pennen 12 en 13 van IC2b met elkaar te verbinden. Wie van plan is om zelf een overweg te maken, kan bijvoorbeeld met een gelijkstroommotortje, een vertragingseenheid en wat wieltjes, snaartjes en ander mechanisch spul een perfekte aandrijving maken. Om

Figuur 8. Door de LED's op deze manier te kombineren, ontstaan er twee signaleringslampen.

8

elex-abc D11

D13

D10

D12

906023 -13

de motor links- of rechtsom te laten draaien, dient u deze op de in figuur 6 aangegeven manier aan te sluiten. Met PI stelt u vervolgens de mono-tijd van ICla en IClb zo in dat het motortje net lang genoeg draait om de overweg volledig te sluiten en te openen.

Op een formaat

2

Figuur 7 toont de onderdelenopstelling van de totale schakeling uit figuur 3. Zoals gebruikelijk, stelt het opbouwen niet zo veel voor en zolang u nauwkeurig te werk gaat, zal alles wel op z'n pootjes terecht komen. Gaat u de sturing in kombinatie met een Marklin-baan gebruiken, dan kunnen D 1 . . . D 3 , Rl, R2, Tl en T2 komen te vervallen en monteert u alleen weerstand Rl'. Voor de andere aanpassingen verwijzen we naar de desbetreffende paragraaf. Als de schakeling opgebouwd is, kunt u deze gaan testen. Hiervoor sluit u de overweg, de signaleringsLED's en de voedingsspanning aan. Deze laatste betrekt u uit het verlichtings-

deel van de treintrafo. Als nu alles goed is, zal de overweg sluiten wanneer u kondensator Cl met een weerstand van 4,7 kö overbrugt (bij de Marklinuitvoering kunt u simpelweg de ingang aan massa leggen). Zo niet, verdraai dan PI totdat de uitgangspulsen de juiste lengte hebben. Is dit gelukt, dan kan de detektor gekontroleerd worden. Hiervoor schakelt u in serie met de ingang een weerstand van 1 kQ, waarna een aparte spanningsbron gebruikt wordt om de stroom door de trein te simuleren. Ook nu moeten de overwegbomen keurig reageren, zoals beschreven. Werkt de schakeling nu naar wens, dan kan deze in een geschikte behuizing ondergebracht worden en ergens onder de treinbaan gemonteerd worden. Vervolgens konstrueert u de knipperlampen, waarvan figuur 8 een voorbeeld laat zien. Als laatste sluit u alle delen aan, waarmee het karwei ten einde is. (906023)

monostabiele multivibrator: Meestal in de vorm van een (digitaal) IC, maar kan ook met "losse" onderdelen opgebouwd zijn. Net als de flipflopkent de monostabiele multivibrator (of ook "one shot") twee toestanden. Daarvan is er maar één (= mono) stabiel. De andere toestand kan maar een zekere tijd duren en is dus niet blijvend. De monostabiele multivibrator reageert op een (bijna) willekeurige korte of lange puls op de ingang met een puls van vaste lengte aan de uitgang. Monostabiele schakelingen worden vaak als tijdschakeling gebruikt, bijvoorbeeld als u een lamp na een druk op de knop na een minuut of zo weer wilt laten uitgaan. monotijd: De tijd gedurende welke de uitgang van een monostabiele multivibrator (MMV; monoflop) aktief is. NPN en PNP: Er zijn NPN en PNPtransistoren. Aan het pijltje in teken-symbool van een transistor is te zien of het een NPN- of een PNP-type is (pijltje naar binnen is PNP, pijltje naar buiten is NPN). In principe werkt een PNP-transistor hetzelfde als een NPN-exemplaar, maar de stromen en spanningen zijn omgepoold. Men zegt ook wel dat een PNP-transistor komplementair (= "omgedraaid") is aan een NPN-transistor. OR-funktie: Dit is de bewerking die uitgevoerd wordt door een OFpoort. Dit is een digitale schakeling die de eigenschap heeft dat de uitgang logisch "1" is als één of meer ingangen logisch "1" zijn. elex -

3-33

zelf audio-snoeren maken

voor TV of walkman Met behulp van een simpele audio-verbinding van uw TV-toestel naar uw hifi-installatie verbetert u uw "huiskamer-bioskoop" annex "talen-prakticum" in belangrijke mate. Ook uw walkman kan met een aansluiting op de hifi-installatie wat universeler inzetbaar worden gemaakt. Hoewel audio-snoeren voor deze twee toepassingen ook in de winkel te koop zijn, is zelf maken goedkoper. Hieronder kunt u lezen hoe u dergelijke snoeren zelf in elkaar knutselt. Het meest voor de hand liggende voordeel van het aansluiten van het TV-geluid op de hifi-installatie is uiteraard de verbetering van de geluidskwaliteit. In de regel bevat de hifi-installatie immers 3-34 - elex

wat meer toonregel-mogelijkheden dan de doorsnee TV. Ook komt bij een hifiinstallatie het stereo-effekt beter tot zijn recht dan via de ingebouwde luidsprekers van een stereo-TV mogelijk

is. Dat komt doordat de luidsprekers van een stereoTV-toestel veel te dicht bij elkaar staan om een goed stereo-beeld te kunnen produceren. Trouwens, een volgebouwde TV-kast is geen

al te ideale luidsprekerbehuizing. Indien om deze redenen voor TV-geluidsweergave via de hifi-installatie gekozen wordt, dan moet er wel voor gezorgd worden dat

het TV-beeld en het TVgeluid uit dezelfde richting komen. Hiertoe moeten de luidsprekers symmetrisch aan weerszijden van het TV-toestel worden opgesteld. Eveneens moet er op gelet worden dat het linker en rechter geluidskanaal niet verwisseld zijn, anders is het geluid niet in overeenstemming met het beeld. Behalve een verbetering van de geluidsweergave heeft het beluisteren van het TVgeluid via de hifi-installatie nog een tweede voordeel. Men kan namelijk bij tweetalige uitzendingen een deel van het aanwezige gezelschap naar bijvoorbeeld het na-gesynchroniseerde geluid laten luisteren en zelf via een hoofdtelefoon van het originele geluidskanaal genieten. Handig dus voor mensen die een vreemde taal willen leren. Het inzetten van één of meerdere hoofdtelefoons heeft trouwens enkele voordelen ten opzichte van het gebruik van luidsprekers. Niet alleen ervaart men een veel beter stereo-geluidsbeeld, maar ook hebben andere mensen geen last van het TV-geluid (belangrijk voor die TV-kijkers die bijvoorbeeld in de late avonduren nog naar "daverende" programma's willen kijken). Zodra het TV-toestel met de hifi-installatie gekoppeld is, heeft men tevens de mogelijkheid om het TV-geluid naar band- of cassetterecorder door te sturen. Net als de TV, kan ook de walkman op de hifi-installatie worden aangesloten. Dit kan wel eens handig zijn als men graag een cassettebandje wil laten horen, maar er niet direkt een cassette-deck aanwezig is. Indien er wel een cassettedeck is, dan kan men de walkman als tweede afspeelapparaat inzetten, en beide apparaten via een simpel mengpaneeltje (een potmetertje) met de hifiinstallatie koppelen. Dit kan goed van pas komen bij feestjes en dergelijke; men heeft dan muziek zonder onderbrekingen voor het wisselen van cassettebandjes. Ook voor het kopiëren van cassettes kan zo'n op de

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

BBBBBBBBBB BBBBBBBBBB 19

17

15

13

11

9

7

5

3

1

87726X

84635X-1»

stereo-installatie aangesloten walkman goede diensten bewijzen. TV-audioaansluiting Op de modernere TVtoestellen bevindt zich aan de achterzijde een zogeheten SCART-aansluiting. Dit is een zo universeel mogelijk opgezet type aansluiting, waarvan men niet alleen video- en audio-signalen kan aftappen, maar via welke men dergelijke signalen ook naar het TV-toestel toe kan sturen. In figuur 1 is te zien hoe de soldeerzijde van een geopende SCART-steker er uitziet. We hebben voor het koppelen van de TV met de

hifi-installatie slechts drie aansluitingen op de SCART-steker nodig, namelijk pen 4 (massa), pen 3 (linker kanaal) en pen 1 (rechter kanaal). Aan de massa-pen soldeert u de beide metalen afschermingen van de stereo-kabel. Wat voor soort audio-steker er aan de andere kant van de stereo-kabel komt te zitten, is afhankelijk van de soort aansluitingen op uw hifi-installatie. De meest gangbare typen konnektoren zijn in figuur 2 (5 polige DIN-plug) en figuur 3 (tulpsteker of cinch-plug) te zien. Van dit laatste type steker moeten er twee aan de versterker-kant komen zitten.

Figuur 1. De aansluitpennen (soldeerzijde) van een geopende TV-SCART-plug. Pen 4 Is de massa; hieraan komt de metalen afscherming van de stereokabel te zitten. Pen 3 Is de aansluiting voor het linker geluidskanaal en pen 1 die voor het rechter kanaal. Figuur 2. Een S-pollge-DINplug; het audlo-slgnaal uit de TV of walkman moet op pen 3 (linker kanaal) en pen 5 (rechter kanaal) worden aangesloten. Aan pen 2 (massa) komt de metalen kabel-afscherming te zitten.

elex -

3-35

Bij een normale stereoversterker met een DINaux.-ingang zijn pennen 3 en 5 de signaal-ingangen voor het audiosignaal. Zoals in figuur 2 te zien is, moet het linker kanaal op pen 3 en het rechter kanaal op pen 5 worden aangesloten. Pennen 1 en 4 ("opname") leveren bij een tunerversterker het opnamesignaal voor een band- of cassette-recorder. Deze pennen gebruiken we nu niet. Pen 2 (massa) moet uiteraard wel worden aangesloten, en wel met de afscherming van de stereo-kabel. Indien u niet zeker weet welke twee pennen van de DIN-aansluiting de ingang vormen, steek dan even een stukje draad in de DINkonnektor. Hebt u de goede ingang te pakken, dan hoort u zeer waarschijnlijk een 50 Hz bromtoon uit de luidspreker. Zet bij dit experiment wel even de volumeregelaar van de versterker op een laag pitje, anders vliegen de konussen uit de luidsprekers. Mocht het TV-geluid wat vervormd klinken, dan is het aangeboden audiosignaal waarschijnlijk wat te sterk. Probeer dan een minder gevoelige versterkeringang te vinden of soldeer een weerstandje van zo'n 10 a 100 kilo-ohm in serie met de binnenaders van de audiokabels (weerstandswaarde hangt af van versterker-ingangsimpedan tie). Bij een te zwak geluid zoekt u natuurlijk naar een gevoeligere ingang. Meestal zijn DIN-ingangen wat minder gevoelig dan cinchingangen. Mocht er geen SCART-aansluiting op uw TV-toestel zitten, kijk dan of er misschien een audio- of hoofdtelefoon-aansluiting op het toestel zit. Voor de audio-aansluiting hoeft u alleen maar de juiste plug te kopen. Bij de hoofdtelefoonaansluiting kunt u net zo'n snoer maken als verderop voor de walkman beschreven is. Indien er helemaal geen geluids-aansluiting op uw TV-toestel zit, dan kan een vakman die er wel op maken. Doe dit beslist niet zelf in verband met de elektri3-36 — elex

sche veiligheid! Een andere mogelijkheid om aan het TV-geluid te komen, is de inmiddels ingeburgerde video-recorder. Deze heeft meestal op zijn achterzijde een rijtje tulpkonnektoren zitten; twee daarvan vormen de audiouitgangen van het linker en rechter kanaal.

Walkman op hitiinstallatie

3 signaal

M^2&I^>^^

84635Xlb

Figuur 3. In plaats van een DIN-plug (figuur 2) moet bij veel versterkers van tulpstekers Icinch-pluggen) gebruik gemaakt morden. Figuur 4. Met deze stereoklinksteker moet het audiosignaal uit de walkman afgetapt worden.

Bij een walkman is in de regel slechts één mogelijkheid aanwezig om het stereosignaal af te tappen, namelijk de hoofdtelefoon-aansluiting. Hierin moet een 3,5 mm stereo-klinksteker (jack-plug) worden gestoken. Dit type plug is in figuur 4 afgebeeld. In deze figuur is ook te zien, wat het linker en rechter kanaal is en waar de massa zit. Aan de massa-pen worden de metalen afschermingen van de stereo-kabel vastgesoldeerd. Net als bij de hiervoor beschreven TV-hifi-kabel, bepalen de ingangen van uw versterker het type plug dat u aan de andere kant van de walkman-audio-kabel monteert. Probeer even uit in welke stand u de volumeregelaar van de walkman moet zetten. De versterker mag immers niet overstuurd worden. Zet in geval van nood weerstanden in serie met de binnenaders van de audiokabel. Dit kan ook nodig zijn om te voorkomen dat de ruis van de inwendige eindversterker van de walkman te goed hoorbaar is. Indien de oversturing niet te verminderen is, zelfs niet als heel hoge serieweerstanden gebruikt worden, monteer dan achter iedere serieweerstand een weerstand naar massa. U hebt dan een spanningsdeler. Met een serieweerstand van bijvoorbeeld 10 k ö en daarachter een weerstand naar massa van 1 kQ heeft u de ingangsspanning door 11 gedeeld. Met een op deze wijze gekonstrueerde spanningsdeler moet het volume (en mogelijke eindversterkerruis van de walkman) wel tot een akseptabele waarde te reduceren zijn. (896138X)

drumbox met tiptoets-bediening

Voor de Elex-lezers die naast het in elkaar solderen van elektronische schakelingen ook nog aktief met muziek bezig willen zijn, hebben we hier een leuk en spotgoedkoop begeleidings-instrumentje. De drumbox produceert (in samenwerking met een audio-installatie) bij het aanraken van één van zijn beide tiptoetsen een zeer kort piepje. In het boxje zijn twee audiogeneratoren aanwezig, zodat u twee piepjes van verschillende toonhoogte ter beschikking hebt. Voor het "zware werk" grijpt men in een muziek-band uiteraard naar volwaardige, en dus meestal nogal dure, instrumenten. Toch worden er met name in de jazz en rock-muziek ook op speelse wijze allerlei zelfgemaakte geluidseffekten in het muziekbeeld verwerkt. Een voorbeeld daarvan is het bewegen van een leeg blikje voor een jazz-trompet om een wah-wah-effekt te krijgen. Een nog beter voorbeeld is het gebruik van een zakkammetje: men kan de tanden van de kam ritmisch onder de duimnagel laten

doorglijden en op deze wijze (met behulp van een mikrofoon en versterker) voor een leuke begeleiding zorgen. Ook kan de kam met een stukje cellofaan gekombineerd worden en voor de mond gehouden worden: men kan er dan een volwaardige solo mee produceren. Dergelijke simpele geluidseffekten kunnen natuurlijk ook elektronisch gerealiseerd worden. Het "drumboxje" uit dit artikel is niet voor solo-partijen bedoeld, maar valt onder de kategorie "begeleidings-instrumen-

ten". Het heeft uiteraard niet zoveel mogelijkheden als een elektronisch key-board, maar kost dan ook slechts een fraktie daarvan.

Algemene

opzet

In figuur 1 is te zien dat de schakeling uit twee vrijwel identieke delen bestaat. Het enige waarin beide delen onderling verschillen, dat zijn een drietal frekwentiebepalende kondensatoren en een koppelkondensator. In het bovenste deel zijn dat C4. . .C6 (frekwentiebepaling) en C7 (koppeling),

in het onderste deel Cl 2. . .C14 (frekwentie) en C15 (koppeling). Voor de uitleg over de werking van de schakeling beperken we ons tot het bovenste deel. De rechterkant van het schema, dus het gedeelte rond T2, vormt een laagfrekwent-generator, waarin de terugkoppeling met een RC-netwerk is gerealiseerd. De linkerzijde van het schema, dus de schakeling rond Tl, vormt een tiptoetsschakeling. Met behulp van de tiptoetselex - 3-37

schakeling moet de LFgenerator telkens eventjes worden ingeschakeld, zodat er bij ledere aanraking van de tiptoets een kort piepje van een bepaalde frekwentie weerklinkt.

24V

-o—© C8|

4H_t50-cr|

O^nikh-m

C4

C5

RC-generator

C6

BC547B

—'r—Ih

9±

100n

24V

-o—© C15

C12

OH%€)1

C13

B22

C14

BC547B

' ^ - T — IIh I

<7±

|ïoo

±09 0 6 0 J 0 X - 11

Figuur 1. De balde schema's zijn Identiek, op enkele frekwentle-bepalende kondensatoren en een koppelkondensator na. leder deelschema bevat een toongenerator, welke door een tlptoetsschakellng kan worden geaktlveerd. Figuur 2. Op dit type toongenerator Is de drumbox gebaseerd; het gaat hier om een laagfrekwent-RC-generator. Het RC-netwerkJe zorgt voor de noodzakelijke fasedraaiing van 180 graden.

Omdat de (laagfrekwent)RC-generatoren uit figuur 1 er door de noodzakelijke toevoegingen misschien wat ingewikkeld uitzien, hebben we in figuur 2 nog even het schema van een "kale" RCgenerator weergegeven. Wel bevat het schema in figuur 2 één RC-kombinatie meer dan de RC-generatoren uit figuur 1. Dit is voor de principiële werking van de generator echter niet belangrijk.De generator uit figuur 2 wekt een wisselspanning op als gevolg van het feit dat het uitgangssignaal van transistorversterker Tl van de uitgang naar de ingang wordt teruggekoppeld. Als we C l . . .C4 en R l . . . . R3 verwijderen, dan hebben we bij T l met een normale audioversterker te doen. Indien we aan de ingang van deze audioversterker (dus aan de basis van Tl) een audiosignaal toevoeren, dan verschijnt dit signaal versterkt aan de uitgang van de versterker (de koliektor van Tl). Wel is het zo dat het uitgangssignaal in tegenfase is met het ingangssignaal. Als de ingangsspanning (-stroom) hoger wordt, dan 9... 15 V

•5-0

ra Cl

C2

C3

C4

HhHhrlhHh 10n

R1

Tl

BC 547B

R2

±-cH® 3-38 - elex

gaat de uitgangsspanning omlaag, en omgekeerd. Indien we nu zo'n versterker tot generator willen ombouwen, dan kunnen we niet volstaan met het simpelweg aansluiten van het uitgangssignaal op de ingang (via een koppelkondensator). Vanwege het feit dat beide signalen in tegenfase zijn, zal het uitgangssignaal het ingangssignaal immers alleen maar tegenwerken en zullen er dus geen genereerverschijnselen optreden. Om de zaak wèl te laten genereren, moeten we er eerst voor zorgen dat het signaal op de versterkeruitgang in fase gebracht wordt met dat op de ingang. Een van de manieren om dat te doen is, gebruik te maken van een RCnetwerkje.

Fasedraaiing Aangezien de ingang en de uitgang van de versterker precies in tegenfase zijn (we zeggen dan dat ze een faseverschil van 180 graden hebben), moet het netwerkje ervoor zorgen dat dit faseverschil op een of andere manier weer tot nul gereduceerd wordt. Nu is het helaas zo, dat een RC-netwerkje niet in staat is om de 180 graden fasedraaiing die in de transistor is opgetreden in nul graden om te toveren. Gelukkig is dit ook niet nodig. Indien het netwerkje er namelijk nog eens 180 graden fasedraaiing aan toevoegt, dan gaat het geheel ook genereren. De totale fasedraaiing bedraagt dan weliswaar 360 graden, maar dit is voor de generator net zo goed: zolang het {aseverschil maar 0 graden is. Met andere woorden: zolang de ingangsspanning maar in fase is met de uitgangsspanning, dus gelijktijdig dezelfde polariteit heeft en op hetzelfde moment de nulpunten passeert, is genereren mogelijk. In figuur 2 is het fasedraainetwerk uit vier RC-kombinaties opgebouwd. Omdat het hele netwerk een fasedraaiing van 180 graden realiseert, neemt iedere afzonderlijke RC-kombinatie hiervan een vierde deel, dus 45 graden, voor zijn rekening.

Bij de netwerken uit figuur 1, die ieder uit drie RCkombinaties bestaan, neemt iedere RC-kombinatie een derde deel van 180 graden, dus circa 67 graden fasedraaiing, voor zijn rekening. Omdat de fasedraaiing van de netwerken frekwentieafhankelijk is, zal alleen bij een bepaalde vaste frekwentie door het netwerk een fasedraaiing van 180 graden gerealiseerd worden. Precies op deze vaste frekwentie zal de schakeling dan ook genereren. Hoewel het een goede gewoonte is om voor de weerstanden van alle RCkombinaties dezelfde waarden te kiezen (dat rekent wat makkelijker), is dat bij de weerstanden die direkt aan de transistor-basis vastzitten, niet mogelijk. De rechterkant van bijvoorbeeld het RC-netwerk in figuur 2 "ziet" namelijk ook nog de weerstanden waarmee de transistor-basisspanning wordt ingesteld, en bovendien de inwendige basisemitterweerstand van de transistor.

Tip

toets-schakeling

Een belangrijk verschil tussen figuur 1 en figuur 2 is de basis-instelling van de generator-transistor. Terwijl de transistor in figuur 2 zodanig is ingesteld dat de

906020-F

transistor altijd in geleiding is en de generator dus werkt, is dat bij de generator in figuur 1 niet het geval. Bij T2 in figuur 1 is er helemaal geen weerstand tussen de transistor-basis en de plus van de voeding aangebracht. Er zijn weliswaar een aantal weerstanden met de basis van T2 verbonden (R6 en R7/R8), maar die zitten allemaal aan massa. Als gevolg hiervan is de generator normaliter buiten werking. Slechts indien de transistor-

basis op een of andere manier van een positieve spanning (stroom) voorzien zou worden, dan zou de generator in aktie kunnen komen. Voor het bereiken van het beoogde geluidseffekt, namelijk een kort piepje, moet de generator telkens maar heel even worden ingeschakeld. Dit kortstondig inschakelen gebeurt met behulp van een korte stroompuls naar de basis van de generator-transistor. Deze stroompuls wordt door de tiptoets-schakeling rond Tl geleverd.

De ingang van de tiptoetsschakeling is van een tiptoets voorzien, welke uit een tweetal kontakten bestaat. Deze kontakten worden door de vinger van degene die de drumbox bedient, met elkaar verbonden. Bij het aanraken van de tiptoets wordt de linkerzijde van bijvoorbeeld Rl in figuur 1 via de huidweerstand aan massa gelegd. Als gevolg hiervan komt Tl (een PNP-transistor) plotseling in geleiding, zodat zijn koliektor een spannings-

•Ï0bo2o

elex - 3-39

Figuur 3. Met behulp van deze layout kunt u de schakeling op een Elexprint formaat 1 opbouwen.

r

3| OHRS

t£

omep

cHho

UK) «Hl-o 9

hO


8 O OO'

J-nSoHH> K> CS

OEÖO : K

6 *Q gin'to

C9ÓUI

oo (H

L sprong van massanivo naar circa 18 volt maakt. Deze spanningssprong wordt via C3 en R7 aan de basis van T2 doorgegeven, en resulteert bij deze transistor in een korte positieve basis-stroompuls. De korte basis-stroompuls brengt T2 heel even in geleiding, zodat de generator een kort piepje afgeeft. Om te zorgen dat er geen 50 Hz brom bij het aanraken van de tiptoets (de linkerkant van Rl) kan ontstaan, is in iedere helft van de schakeling een afvlak kondensator aangebracht. Bij het bovenste deel van figuur 1 is dat Cl. Deze kondensator sluit mogelijke wisselspanninkjes kort, die via de tiptoets in de schakeling terecht zouden kunnen komen. Het uitgangssignaal van beide LF-generatoren wordt via koppelkondensatoren C7 en Cl 5 aan een audio-installatie doorgegeven. De serieweerstanden (Ril en R22) zorgen dat de aangesloten audio-installatie geen invloed heeft op de frekwentie van de generatoren.

Opbouw en test Alvorens u de drumbox op een Elexprint formaat 1 gaat opbouwen (layout: zie figuur 3), is het misschien wel leuk om ook even met de schakeling uit figuur 2 te experimenteren. Als u deze schakeling definitief als signaalgevertje wilt gebruiken (voor het doorfluiten van versterkers en dergelijke), breng dan wel een koppelkondensator en een serieweerstand aan (zie C7 en R i l in figuur 1). Experimenteer ook eens met de (frekwentie-bepalende) on3-40 - elex

rrU< ui

OO

derdelen van het RC-netwerkje. Let er bij de opbouw van de drumbox op dat de kondensatoren van de RC-netwerkjes uit beide helften van figuur 1 niet dezelfde waarden hebben: er moeten immers twee verschillende toonhoogten door de afzonderlijke generatoren geproduceerd worden. Een punt van aandacht is de konstruktie van de tiptoetsen: bij ons prototype hebben we hiervoor (audio)tulpsteker-chassisdelen (cinch-chassisdelen) gebruikt. In ieder chassisdeel hebben we (vanaf de onderzijde van de chassisdelen) een 3 mm boutje gedraaid dat van een soldeerlipje en een opvul-ringetje voorzien was (zie de foto van figuur 4). Om te zorgen dat het

•»

HEI» { B i l KO

boutje zich goed vastklemde in het gat van het cinchchassisdeel, werd er eerst nog wat krimpkous over het boutje geschoven. Het schroefdraad-uiteinde van het boutje moet na het aandraaien op gelijk nivo met de metalen rand van het cinch-chassisdeel komen zitten. De stroomopname van de schakeling bedraagt, indien er snel achter elkaar op de tiptoetsen gedrukt wordt, circa 2 mA. Als de tiptoetsen niet worden aangeraakt, loopt er geen stroom (afgezien van een klein lekstroompje door de transistoren). Voor de voeding kunnen, in verband met het zeer geringe stroomverbruik van de schakeling, heel goed batterijen gebruikt worden. Te denken valt aan

i- . t OO

3 Onderdelenlijst

R1.R12 " 1 M Q R2,R4,R5,R13,R15,R16 « 10 kö R3,R14 - 27 kö R6,R17 • 100 kö R7,R18 * §60 kö R8.R19 - 330 kö R9,R20 - 2,7 kö R10.R21 - 1 kQ R11.R22 - 15 kö C1,C9 = 1 nF C2,C8,C10,C15, C16 = 100 nF C3,C11 - 680 nF C4,C5,C6 « 10 nF C7 - 470 nF C12. ..C14 - 4,7 nF T1.T3 - BC860C T2,T4 - BC547B Geschatte bouwkosten: circa f 15,- (exkl. print en behuizing)

Figuur 4. De twee tiptoetsen werden bij ons prototype uit een tweetal cinch-chassisdelen, twee M3-boutjes, twee soldeerlipjes en wat krimpkous vervaardigd.

Veronique-dekoder Leng Trading Service is er als eerste in geslaagd om met een goed werkende Veronique-dekoder op de markt te komen voor schotel-bezitters. De dekoder is uitgerust met 2x een scart- en 2x een tulp(phone)-plug. Het voordeel van tweemaal een scart is dat er nu nog steeds gebruik gemaakt kan worden van video en audio via de scartplug. Verder is deze dekoder uitgerust met een viertal kabels en mogelijkheden voor alle satelliet-ontvangers, waardoor hij direkt te ge-

gen. Zo bepaalt bijvoorbeeld C2 de snelheid waarmee het piepje "aanzwelt" tot maximaal volume. C3 bepaalt de "uitsterftijd" van het piepje. Volume-aanpassingen zijn desgewenst te realiseren door de waarde van R i l of R22 te wijzigen. Beide signaal-uitgangen kunnen op het linker en rechter kanaal van een geluidsinstallatie worden aangesloten, maar mogen natuurlijk ook aan elkaar geknoopt worden en op een mono-installatie worden aangesloten. Door één of meerdere onderdelen van het (frekwentie-bepalende) RC-netwerkje van waarde te veranderen, kan men de drumbox

"stemmen". In verband hiermee is het misschien oók wel handig om één of meerdere van de weerstanden (R4. . .R6) als potmeter uit te voeren. Indien een van de generatoren niet goed wil starten, dan is de stroomversterkingsfaktor van de transistor misschien niet voldoende. Probeer het dan eens met een exemplaar met een wat grotere versterkingsfaktor (of pak een BC549C in plaats van een BC547B uit uw onderdelen-laatje).

voorraad leverbaar via de radio/tv-, elektro- of antennebouw-leverancier. Ook verschillende postorderbedrijven voeren de de-

koders in hun programma.

(906020X)

een 22 volts fotoflitserbatterij of drie in serie geschakelde 9 volts batterijen. Men kan natuurlijk ook een 24 volts gelijkspanningsvoedinkje bouwen met bijvoorbeeld een LM317-stabilisator, zoals elders in dit nummer beschreven. Er kan eventueel met de waarden van C2 (CIO) en C3 (Cll) geëxperimenteerd worden om de lengte van de piepjes "op maat" te krij-

bruiken is voor merken als Sinclair, Uniden, Alba, Amstrad, Echostar, enz. Ook voor de nieuw op Astra gekomen Teleclub (het Zwitserse filmkanaal) is er bij bovengenoemde firma een dekoder te verkrijgen die zeer goed werkt. Deze heeft ook weer dezelfde gebruikersvriendelijke uitvoering voor alle typen ontvangers. Het is ook mogelijk om twee of meer dekoders bij elkaar te voegen in één behuizing, om niet in een wirwar van kastjes en draden te geraken. Alle dekoders zijn nu uit

Voor inlichtingen: Leng Trading Service, tel. 03410-19999

elex -

3-41

gelijkspanningsvoeding geschikt voor printtrafo's Onderstaande schakeling kan eventueel gebruikt worden om de elders in dit nummer beschreven drumbox van een 24 volt voedingsspanning te voorzien. De schakeling kan door een paar kleine wijzigingen ook voor andere spanningen en stromen geschikt gemaakt worden. Vaak komt het voor dat men een of ander apparaatje van een voedingsspanning wil voorzien, maar men geen net-adapter kan gebruiken omdat de gewenste gelijkspanning te hoog is. Natuurlijk kan men in zon geval de wisselspanning van een of andere printtrafo gelijkrichten en afvlakken. Door een dergelijke al te simpele voeding kan het aangesloten apparaat echter vernield worden. Dit als gevolg van het feit dat de spanning van printtrafo's in onbelaste toestand behoorlijk hoog kan oplopen. Wordt er dan een elektronische schakeling op een dergelijk voedinkje aangesloten, dan krijgt de schakeling eerst een akelig hoge spanningspiek te verwerken en daarna pas de goede spanning. Om deze reden is het beter om een spanningsstabilisator aan de voeding toe te voegen. Deze spanningsstabilisator moet dan wel in staat zijn om een voldoende groot spanningsverschil tussen zijn ingang en zijn uitgang te verdragen. Indien de gewenste uitgangsspanning aan de lage kant is, bijvoorbeeld 5, 9, 12 of 15 volt, dan hoeft de aangeboden ingangsspanning gelukkig niet al te hoog te zijn. De in dat geval gebruikte stabilisator van bijvoorbeeld het ty3-42 - elex

PC3

IC1 LM317

2 0 . . . 25V * > 1VA

adj.

"-0—©

24V

ICMI

B80C1500 100(1 JU 40V B 2 r i ~

CgL [40V

10p 40V PC

k§>

* zie tekst

pe 7805, 7809, 7812 of 7815 (of een ander type bij een andere spanning) loopt dan nauwelijks kans om vernield te raken. Bij dergelijke lage spanningen zal men trouwens ook al gauw zijn toevlucht tot een netadapter nemen. Bij hogere uitgangsspanningen echter (bijvoorbeeld 24 volt voor de drumbox) moet er een stabilisator genomen worden die tegen hoge spanningsverschillen tussen zijn ingang en uitgang bestand is. In zon situatie zal men dus liever geen 7824, maar bijvoorbeeld een LM317 of zelfs een TL783 nemen. Deze twee laatsten kunnen namelijk een verschilspanning tussen hun in- en uitgang van respektievelijk 40 en 125 (!) volt verdragen.

De voeding Het in figuur 1 getekende schema is, qua dimensionering, speciaal bedoeld voor de drumbox die elders in dit nummer beschreven is. Door echter de waarden van Cl en R1/R2 te wijzigen, kan de voeding voor andere spanningen en stromen geschikt gemaakt worden. Zo dient bij een grotere gelijkstroom Cl in waarde verhoogd te worden, zodat de wisselspanningsrimpel op de gelijkspanning niet te hinderlijk wordt. Welke rimpelspanning nog toelaatbaar is en welke niet, hangt uiteraard volkomen af van de te voeden schakeling. Analoge schakelingen (bijvoorbeeld voorversterkers) willen vaak een mooi afgevlakte voedings-gelijkspanning hebben, terwijl digitale schakelingen

Figuur 1. Deze voeding kan als 24 volts voeding voor de drumbox (zie elders in dit nummer) worden gebruikt. Als u R2 regelbaar maakt, dan kan de gewenste voedingsspanning worden Ingesteld. Door Cl te vergroten, kan eventuele rimpel worden verminderd.

R1 « 82 Q R2 è 1,5 kQ C1 -

100nF/40V

C2,C3 -

B1 IC1

10MF/40 V

B80C1500 . LM317

Figuur 2. De diverse uitvoeringen van de LM317. Denk er aan dat de metalen delen van de stabilisator-behuizingen met de "output "-aansluiting verbonden zijn.

(TO-3 Steel) Metal Can Package

(TO-39) Metal Can Package (TO-220AB) KC Package

Figuur 3. De aansluitingen van de TL783. Het metalen koelvlak zit aan de "output".

OUT

LM317H

LM317K STEEL

een beetje "brom" op de voeding niet erg vinden. Wat experimenteren met de waarde van Cl kan dus geen kwaad. De uitgangsspanning van de schakeling uit figuur 1 kan bij gebruik van een LM317 tussen 1,2 en 37 volt ingesteld worden. Deze uitgangsspanning wordt onder meer door de verhouding tussen R2 en Rl bepaald. Men kan de spanning heel goed instelbaar maken door R2 als instelpotmeter uit te voeren. Bij een nogal hoge ingangsgelijkspanning (van hoger dan 40 volt) kan er in plaats van de LM317 een TL783 genomen worden. Deze kan 125 volt ingangsspanning aan. Een nadeel van de TL783 is dat deze nogal wat ruis produceert in vergelijking met de LM317. De aansluitschema's van

" IN ADJ

ADJ

(TO-220) Plastic Package

(TO-202) Plastic Package 906050X-12

ADJ

beide genoemde typen zijn in figuur 2 en figuur 3 te zien. De maximale stroom die de stabilisatoren kunnen leveren, is afhankelijk van het type en de uitvoering daarvan. Bij de kleine uitvoeringen van de LM317 bedraagt de maximale stroom 0,5 A en bij de zwaardere uitvoeringen 1,5 A. Deze laatsten

moeten dan wel gekoeld worden. De TL783 kan maximaal (bij koeling) 0,7 A leveren. De maximale stromen mogen echter niet bij de maximale verschilspanning (dus de spanning tussen de in- en uitgang van de stabilisator) geleverd worden, anders wordt het door de stabilisator opgenomen vermogen te groot. Bij

de genoemde typen stabilisatoren kunt u er het beste voor zorgen dat het in de stabilisator opgenomen vermogen (verschilspanning maal geleverde stroom) bij kamertemperatuur beneden 2 W blijft. (906050X)

M. *

MKI-kondensatoren die tegen warmte kunnen Als één van de eerste fabrikanten van kondensatoren heeft Siemens een gemetalliseerde kunststoffoliekondensator (MKI) met het nieuwe diëlektricum polyfenyleensulfide (PPS) ontwikkeld. De nieuwe kondensator kan voor onbeperkte tijd worden blootgesteld aan temperaturen tot maar liefst 125° Celsius zonder dat spanningsafwijkingen optreden. De kondensator heeft de type-aanduiding B32729 en is momenteel leverbaar in twee verschillende spanningen: 50 V met kapaciteitswaarden van 68 tot

330 nF en 100 V met kapaciteitswaarden van 22 tot 100 nF. Hoewel ook polyesterkonden sat oren bij temperaturen boven de 100°C blijven funktioneren, houden de meeste typen het slechts een beperkte tijd bij een dergelijke hitte uit en begint de kapaciteit bij langdurige blootstelling langzaam terug te lopen. Met polyfenyleensulfide als diëlektricum behoren deze temperatuur- en tijdlimieten tot het verleden. Alle kondensatoren in de nieuwe serie B32729 van Siemens zijn uitgevoerd in multilayer-techniek. De maximale stijgtijd van de spanning bedraagt 200 Vl\£,

f . 1

MKT MKP MKI M» I MKC MKC

*MKP

~MKT -60

-40

-20

bij de 50 V-serie en 250 V/JJS bij de 100 V-serie.

De verliesfaktor bedraagt maximaal 0,0015 bij 1 kHz en 0,0020 bij 10 kHz. De kapaciteitsverandering is zelfs bij een willekeurige luchtvochtigheid over het totale temperatuurbereik ( - 5 5 °C tot +125 °C) nooit

10

100

120 *C HO

meer dan + / - 1,5% (zie grafiek). De kondensatoren worden geleverd met een rastermaat van 5mm. Siemens Nederland NV, Wühelmina van Pruisenweg 26, Postbus 16068, 2500 BB Den Haag elex -

3-43

disko-lights programmeerbaar lampjespatroon

896150X-13

Met deze schakeling kunt u acht lampjes laten knipperen in een reeks van patronen. De patronenreeks stelt u zelf samen en slaat deze in een elektronisch geheugen op. De schakeling kan bijvoorbeeld voor het verlevendigen van een etalage of een diskotheek worden gebruikt, maar ook bij uw verjaardagsfeestje worden ingezet. Hoewel er voor lichteffekten in diskotheken en dergelijke ook vaak lampen gebruikt worden die (met behulp van thyristors of triacs) door een audio-installatie worden aangestuurd, is de hier beschreven schakeling (zie het blokschema in figuur 1) van een andere opzet. Het aanen uitgaan van de lampen wordt hier op digitale wijze, vanuit een elektronisch geheugen (IC2), geregeld. Met behulp van een programmeerschakeling (SI, IC3) kunnen de geheugenplaatsen op eenvoudige wijze één voor één met kombinaties van nullen en enen wor3-44 - elex

den gevuld. Zodra u een reeks geheugenplaatsen met binaire getallen gevuld hebt, kunt u de schakeling in werking laten treden en worden de inhouden van een reeks opeenvolgende geheugenplaatsen via een buffer (IC5) aan een rijtje van acht lampjes doorgegeven en aldus zichtbaar gemaakt. Het met een bepaalde geheugencel korresponderende lampje zal gaan branden, indien de inhoud van de cel "1" is; als er een "0" in de desbetreffende cel zit, dan brandt het lampje niet. De snelheid waarmee de geheugenplaatsen worden afgelopen, dus

de snelheid waarmee de lampen-kombinaties elkaar opvolgen, wordt door de frekwentie van de klokgenerator (G) bepaald; de klokfrekwentie kan met de hand worden ingesteld.

"Logic

probe"

De schakeling, waarvan het schema in figuur 2 te zien is, kan voor een deel als een soort "logic probe" worden beschouwd. Een "logic probe" is een test-apparaatje dat vaak door computerservicetechnici wordt gebruikt. Zo'n apparaat bestaat in zijn eenvoudigste vorm uit een rijtje LED's die

op een aantal parallelle lijnen in een computer (bijvoorbeeld de parallelle printerpoort, de databus of de adresbus) worden aangesloten. Het wel of niet branden van een LED-je geeft dan aan, of er een "nul" of een "een" op het erop aangesloten lijntje staat. Het "logic probe"-gedeelte van de huidige schakeling wordt gevormd door IC5 en de erop aangesloten acht lampjes L1...L8. IC5 stelt qua inhoud niet zoveel voor: het is alleen maar een achtvoudige power-buffer, ook wel driver genoemd. Deze buffer zorgt

dat de datalijnen die aan de linkerkant van IC5 getekend zijn, niet te zwaar belast worden. Dit zou namelijk gebeuren, indien de lampjes rechtstreeks op de datalijnen zouden worden aangesloten. Aan de inverteringsstrepen die boven de 0 1 . . .08symbolen getekend zijn, kunnen we zien dat IC5 een inverterende buffer is: een "hoog" op de ingang wordt in een "laag" op de uitgang omgezet. Bij een "laag" op een uitgang van IC5 brandt het desbetreffende lampje; dit komt doordat de andere kant van het lampje met de plus van de voeding verbonden is. Een "hoog" op één van de datalijnen laat het met deze lijn korresponderende lampje dus branden. Mocht u toevallig een logic probe nodig hebben, dan kunt u elders in dit nummer een schakeling daarvoor vinden.

Tri-state

buffer

Het zojuist beschreven deel van de schakeling kijkt, zoals gezegd, naar de spanningsnivos op de acht datalijnen. In figuur 2 is te zien dat de "data" uit twee verschillende bronnen afkomstig kan zijn, namelijk IC2 en IC3. IC2 is een elektronisch geheugen. Hierin gaan we een reeks 8-bits-kombinaties van nullen en enen opslaan. Om de geheugenplaatsen (men spreekt ook wel van "adressen") met kombinaties van nullen en enen te kunnen vullen, is een programmeerschakeling nodig. Deze wordt gevormd door het gedeelte rond IC3. Indien er met behulp van SI een bepaalde 8-bitskombinatie van nullen en enen is gekozen, dan wordt deze kombinatie via IC3 aan de datalijnen van het elektronisch geheugen (IC2) doorgegeven. De 8-bits data kan dan in het geheugen worden ingelezen. Omdat de data ook naar de ingangen van IC5 gaat, kunnen we aan de lampjes LI. . . L8 zien of we de acht schakelaars in de gewenste stand hebben staan. Bevalt het lampjes-patroon ons, dan lezen we de data in* het geheugen in. Daarna

lamp <8x)

RTL

-0"

PROGfn S4 J^

gaan we naar het volgende geheugenadres en zetten hierin een volgende byte (blok van 8 bits). Omdat het programmeergedeelte geen invloed op de datalijnen meer mag hebben als het programmeren (dus het inlezen van data in het geheugen) eenmaal voltooid is, moet dataschakelaar SI na het programmeren losgekoppeld worden van de rest van de schakeling. Dit wordt gedaan door middel

896150X • 12

van IC3. Dit IC is een zogeheten "tri-state-buffer" (een elektronische schakelaar). De engelse benaming slaat op het feit dat de uitgang van zo'n buffer drie verschillende toestanden kent, namelijk logisch nivo "hoog" (een "1" dus), logisch nivo "laag" (een "O") en tenslotte een hoog-ohmige toestand. In deze laatste situatie staat de tri-state-buffer (in wezen dus een elektronisch gestuurde schakelaar) in de

Figuur 1. De schakeling is minder ingewikkeld dan op het eerste gezicht lijkt. Het hart van de schakeling is een elektronisch geheugen (IC2). De inhoud daarvan wordt door een achttal lampen weergegeven. De klokgenerator (G) en de teller (IC1) zorgen voor het één voor één selekteren van de geheugenadressen.

elex -

3-45

Figuur 2. In dit schema zijn de in het blokschema genoemde delen in detail weergegeven. Belangrijk detail is S3: hiermee kunt u stap voor stap de geheugenadressen aflopen; de klokgenerator (N3) schakelt u dan uit. Het gedeelte boven in de figuur is de voeding en een "power-up-reset".

funktie van schakelaars instellen bit-patroon single step / run step opslaan bit-patroon

8 9 6 1 5 0 X - 11

stand "open". Staat hij in de stand "gesloten" dan geeft hij gewoon de nivos op zijn ingangen aan zijn uitgangen door. Afhankelijk van het nivo op zijn stuuringang (pen 1 en 19) is bij IC3 bijvoorbeeld pen 9 wel of niet met pen 11 doorverbonden. Voor de overige datalijnen geldt hetzelfde. IC3 bevat dus acht elektronische schakelaars die gelijktijdig met behulp van een stuurspanning geopend of gesloten kunnen worden.

Geheugen Indien het programmeren eenmaal achter de rug is, dan worden de programmeerschakelaars, zoals gezegd, met behulp van IC3 van de rest van de schakeling losgekoppeld. De lampjes reageren dan alleen nog maar op de 8-bits-(lbytejdatablokken die op de geheugenadressen in IC2 zijn opgeslagen. 3-46 - elex

Dat de geheugenadressen in IC2 data met een woordlengte van 8 bits, oftewel 1 byte bevatten, is af te leiden uit het aantal datalijnen (DO. . ,D7) die uit het geheugen-IC komen. Het aantal geheugenadressen kan worden berekend door het aantal adreslijnen (AO. . . AIO) van IC2 te tellen. Aangezien we 11 lijnen tellen die ieder ofwel 0 ofwel 1 kunnen zijn (dus twee mogelijke logische nivos per lijn), komen we aan een aantal geheugenadressen van: 2 tot de macht 11, dus 2048. Omdat het volkomen onzinnig was om zoveel verschillende geheugenadressen met 8-bits-datablokken vol te programmeren, hebben we maar een klein deel van het geheugen gebruikt. In figuur 2 is te zien dat de adreslijnen A7. . .AIO permanent met massa verbonden zijn. Bij A6 heeft men

de keuze tussen wel of niet met massa verbinden. In het eerste geval worden er nog 6 adreslijnen voor het selekteren van geheugenadressen gebruikt. Het aantal gebruikte geheugenadressen bedraagt dan: 2 tot de macht 6, dus 64. Indien A6 ook "meedoet" voor de adresselektie (dus met Q7 van IC1 verbonden is), dan kunnen er 2 tot de macht 7, dus 128 geheugenadressen volgeprogrammeerd worden. Om de door SI en IC3 op de datalijnen gezette data in het geheugen te plaatsen, moet er een schrijfpuls aan de "write"-ingang (WE) van het geheugen worden toegevoerd. De 8-bits-data op de datalijnen wordt dan in het geheugen weggeschreven op het adres dat op dat moment via de adreslijnen is geselekteerd. Hoewel de schrijfpuls, die op pen 21 van IC2 gezet

moet worden, "laag" moet zijn (zie de inverteringsstreep boven de "WE"aansluiting), wordt de data pas bij de opgaande flank van de schrijfpuls in het geheugen gezet. Normaliter, dus bij een "hoog" op de "write'Mngang van IC2, staat het geheugen in de mode "lezen". Dit betekent dat de andere op de datalijnen aangesloten schakelingen, in dit geval IC5 en de lampen, data uit het geheugen kunnen lezen. Dit "lezen" houdt alleen maar in dat IC5 "kijkt" naar wat er in het geheugen staat. Er gaat dus bij dat "lezen uit het geheugen" geen data verloren, zoals dat bij (opnieuw) programmeren ("schrijven in het geheugen") wèl gebeurt.

Adresselektie Zoals uit het voorgaande is gebleken, vindt het selekteren van een bepaald adres

bij IC2 plaats door 'net plaatsen van een bepaalde kombinatie van nullen of enen op de adreslijnen van het geheugen-IC. De benodigde nullen en enen worden door IC1 geleverd. In het schema van figuur 2 is duidelijk te zien dat de adreslijnen van IC2 direkt met de uitgangen Q l . . .Q6 (en eventueel Q7) verbonden zijn. IC1 is een teller. Inwendig bestaat deze teller uit zeven achter elkaar geschakelde tweedelers. Indien er aan de klokingang van de teller/deler (pen 1 van IC1) klokpulsen met een bepaalde frekwentie worden toegevoerd, dan verschijnen op Ql pulsen met de helft van de klokfrekwentie. De klokpulsen zijn immers in de eerste tweedeler door twee gedeeld. Op Q2 zijn de pulsen van uitgang Ql nogmaals door twee gedeeld, op Q3 opnieuw, enzovoorts. Met andere woorden: op uitgang Ql is de oorspronkelijke klokfrekwentie door 2 gedeeld, op Q2 door 4, op Q3 door 8, op Q4 door 16, op Q5 door 32, op Q6 door 64 en op Q7 door 128. De "hoge" en "lage" nivo's op de Q-uitgangen van IC1 kunnen we met een logic probe zichtbaar maken. Als we deze nivo's als nullen en enen beschouwen, dan kunnen we zeggen dat op de uitgangen van IC1 na elkaar 128 binaire (tweetallige) getallen verschijnen, en wel de getallen 0000000 (decimaal 0) tot en met 1111111 (decimaal 127). De eerste zestien binaire getallen op de teller-uitgang zijn in tabel 1 weergegeven. Deze 64 of 128 getallen vormen de adressen die opeenvolgend in IC2 geselekteerd worden. Als de teller, IC1, gereset is (na het inschakelen van de voedingsspanning) dan begint hij bij stand 0 (decimaal) en telt door tot en met stand 127 (decimaal), springt dan op nul, en gaat weer omhoog tellen. Als er geen klokpulsen aan de klok-ingang van IC1 worden toegevoerd, dan blijft de teller in zijn laatste stand staan. De lampjes blijven dan voortdurend het

patroon weergeven dat in het op dat moment geselekteerde geheugen-adres is opgeslagen.

Klok-generator De klokpulsen die aan het teller/deler-IC moeten worden toegevoerd, worden door de schakeling rond Schmitt-trigger-inverter N3 geleverd. In figuur 2 zijn een tweetal schakelaars te zien die met N3 zijn verbonden, namelijk 52 en S3. In de getekende situatie (S2 in stand 2, "single step") moeten de klokpulsen door uzelf geleverd worden, en wel door het telkens even indrukken van S3 ("step"). Dit is nodig voor het één voor één selekteren van de geheugenadressen, waarbij telkens één adres met data volgeprogrammeerd wordt. Is het adres van data voorzien, dan drukt u nogmaals even op S3, zodat de teller in een volgende stand springt. Er is dan weer een volgend adres geselekteerd dat ook weer van data voorzien kan worden. Hebt u aldus een rijtje adressen afgewerkt, dan is 53 niet meer nodig, en wordt er op "automatische klokpulsen" overgeschakeld. Dit overschakelen doet u door S2 in stand 1 ("run") te zetten. N3 begint dan als klok-generator te werken. De werking van de klokgenerator berust op het telkens opladen en weer ontladen van C8. Deze kondensator is via PI en R7 op de uitgang van N3 (pen 6) aangesloten, en probeert dus het spanningsnivo op de uitgang van N3 te volgen. Door de relatief hoge waarden van PI en R7 gaat het opladen en ontladen van C8 echter maar langzaam. Als de uitgang bijvoorbeeld net "hoog" is geworden, dan is de spanning over C8 nog "laag". Aangezien N3 een inverter is, hebben we dan even een stabiele toestand: "lage" ingang, "hoge" uitgang. Omdat C8 nu vanuit de "hoge" uitgang en via P1/R7 wordt opgeladen, duurt deze stabiele toestand echter niet lang. Op het moment dat de spanning over C8 (en dus die op de in-

gang van de inverter) voldoende "hoog" geworden is, klapt de uitgang van N3 van "hoog" naar "laag". Na het omklappen hebben we opnieuw even een stabiele toestand, maar ook deze duurt niet lang, aangezien C8 zich nu weer aan het ontladen is. Is de spanning over C8 (en die op de ingang van N3) voldoende "laag" geworden, dan klapt de uitgang van N3 weer opnieuw om naar zijn oorspronkelijke toestand. Omdat dit proces zich blijft herhalen, wordt er door de uitgang van N3 dus een blokvormige spanning geleverd. Deze spanning wordt als klok-signaal voor de teller/deler gebruikt. Indien de klok-generator in werking is, dan werkt de teller snel na elkaar zijn 128 tellerstanden af. In het geheugen-IC worden dan één voor één de 128 (of 64) gebruikte adressen geselekteerd. De lampjes laten dan één voor één de in deze opeenvolgende adressen ingeprogrammeerde bitpatronen zien.

Programmeer-puts Het gedeelte rond N4, N5 en N6 zorgt ervoor dat het programmeren van de data foutloos verloopt. In het voorgaande is weliswaar gezegd dat IC3 de dataschakelaar (SI) na het programmeren van de datalijnen moet loskoppelen. Ook is besproken dat er voor het wegschrijven van data in het geheugen een schrijfpuls aan het geheugen-IC geleverd moet worden. Maar er is nog niet uitgelegd hoe zo'n programmeer-aktie in zijn werk gaat. Welnu, zodra u met S3 een adres hebt geselekteerd en met SI een bitpatroon hebt ingesteld, drukt u S4 in. De lampjes gaan dan branden volgens het patroon dat met SI is ingesteld (u mag SI trouwens ook instellen terwijl u S4 ingedrukt houdt; het gekozen patroon wordt dan meteen door de lampjes zichtbaar gemaakt). Zodra u S4 weer loslaat, wordt er eerst een opgaande flank aan de "write"ingang van het geheugen-IC (pen 21 van IC2) geleverd.

Heel kort daarna worden de acht elektronische schakelaars die zich in IC3 bevinden, weer in de stand "open" gezet. Dit laatste gebeurt via de stuurspanning op pen 1 en 19 van IC3. De voor het programmeren noodzakelijke opgaande flank op pen 21 van IC2 en de "lage" stuurspanning voor het "sluiten" van de elektronische schakelaars in IC3 worden door de schakeling rond N4. . .N6 geleverd. Zodra u S4 indrukt, wordt de ingang van N4 met de plus van de voedingsspanning verbonden. De uitgang van N4 wordt dan "laag", dus krijgt ook de "write"ingang van IC2 een "laag" toegevoerd. Indien S4 weer wordt losgelaten, klapt de uitgang van N4 van "laag" naar "hoog". Op dat moment krijgt IC2 de schrijfpuls op zijn "write"-ingang in de vorm van een "laag""hoog"-overgang, een opgaande flank dus. Kort daarna moeten de elektronische schakelaars in IC3 (die door het indrukken van S4 gesloten waren) weer worden "opengezet". In figuur 2 is te zien dat de kleine vertraging tussen de schrijfpuls voor IC2 en de "open-zet"-puls bij IC3 door R9, C l l , en de beide Schmitt-trigger-inverters N5 en N6 wordt bewerkstelligd. Net zoals de spanning over C8 enigszins vertraagd op die aan de uitgang van N3 reageert, zo gaat het ook met de spanning over C l l . Ook die reageert vertraagd op de uitgangsspanning van N4. Daardoor klapt de uitgang van N5 altijd iets later om dan die van N4. In N5 zelf ontstaat eveneens enige vertraging. De uitgang van N6 reageert nög iets later, doordat er ook in deze inverter een kleine vertraging ontstaat. De pulsen die op pen 1 en 19 van IC3 terechtkomen, lopen dus altijd achter op de pulsen op de "write"-ingang van IC2. Daardoor wordt SI pas losgekoppeld als de data al in het geheugen is weggeschreven. Kondensator C10 zorgt dat er bij S4 geen denderverschijnselen optreden, net zoals C9 dat bij S3 doet. elex -

3-47

Voeding en up-reset"

"power-

Helemaal bovenaan in figuur 2 is het voedingsgedeelte getekend. Behalve dat de schakeling op de gebruikelijke wijze uit een gelijkspanningsvoeding gevoed wordt, is er ook nog in een back-up-batterij voorzien. Deze is links boven in figuur 2 te zien. De back-upbatterij heeft als taak het geheugen-IC van voedingsspanning te blijven voorzien, indien de normale voedingsgelijkspanning mocht wegvallen. Op deze wijze kan de in het geheugen opgeslagen informatie niet verloren gaan. De stroom uit de back-up-batterij kan (door de aanwezigheid van D4) alleen maar naar de IC's lopen die op 5 volt werken, en niet naar de lampen. Dus ook bij langer wegvallen van de normale voedings-gelijkspanning wordt de batterij maar nauwelijks belast. De voeding is vrij konventioneel opgezet. Diode Dl is een ompool-beveiliging. Deze diode zorgt ervoor dat de schakeling niet defekt kan raken, indien u de 12 volts gelijkspanning per abuis verkeerd-om op de voedingsklemmen (rechtsboven in figuur 2) aansluit. Cl zorgt voor de afvlakking van de voedingsspanning. LED D2 (plus voorschakelweerstand Rl) dient als spanningsindikator. C2 houdt uit het lichtnet afkomstige stoorpieken ("spikes") uit de schakeling (deze zouden de teller van de wijs kunnen brengen). IC6 maakt (samen met D3) van de 12 volt gelijkspanning aan zijn rechterkant een gestabiliseerde gelijkspanning van circa 5,5 volt. Door de spanningsval over D4 staat er aan de linkerkant van D4 een spanning van ongeveer 5 volt, welke voor het voeden van IC1. . . IC4 gebruikt wordt. Tenslotte bevat de schakeling ook nog een "power-upreset". Deze bestaat uit de schakeling rond Tl, NI en N2. Het doel van dit resetgedeelte is om de teller bij het inschakelen van de voedingsspanning in zijn laagste stand, de nul-stand 3-48 - elex

dus, te zetten.-Anders weet u namelijk niet goed op welk geheugenadres u staat. Deze deelschakeling heeft nog een tweede doel, namelijk IC2 qua stroomverbruik op een laag pitje zetten, indien de voedingsspanning is weggevallen en IC2 uit de back-up-batterij gevoed wordt. Voor het resetten van IC1 is alleen maar een kort "hoog" op pen 2 (de reset-ingang) van IC1 nodig. Deze korte puls wordt bij het inschakelen van de voedingsspanning door C4 en R2 veroorzaakt. Op het moment dat de voedingsspanning wordt ingeschakeld, gaat C4 (die eerst geheel ontladen is) zich via R2 opladen. Het korte "laag" aan de bovenkant van de kondensator wordt via NI en N2 aan de basis van Tl doorgegeven. Tl spert dus even bij het inschakelen, maar gaat dan in geleiding en blijft geleiden. De kollektorspanning van Tl is dus bij het inschakelen "hoog" en blijft daarna "laag". De kortstondig "hoge" kollektorspanning wordt dan ook, zoals in figuur 2 te zien is, als resetspanning voor IC1 gebruikt. Aangezien de kollektorspanning van T l bij aanwezigheid van voedingsgelijkspanning "laag" is en bij afwezigheid daarvan "hoog" (back-up-spanning via D5 en R6), kan met deze kollektorspanning ook de "chip-enable"-ingang van IC2 (pen 18) van stuurspanning voorzien worden. Bij het wegvallen van de voedingsspanning, dus als de schakeling van back-upspanning voorzien wordt, krijgt pen 18 van IC2 een "hoog" nivo, waardoor het geheugen bijna geen stroom meer verbruikt. Bij aanwezigheid van voedingsspanning krijgt pen 18 voortdurend een "laag" nivo, zodat IC2 geaktiveerd wordt.

Opbouw en bediening Voor het opbouwen van de schakeling kunt u de print met het nummer EPS896150 uit onze printservice gebruiken. De layout daarvan is in figuur 3 te zien.

Monteer eerst de weerstanden en kondensatoren, en daarna pas de halfgeleiders en IC's. Zorg dat u niet statisch geladen bent als u de IC's vastpakt, anders kunt u de IC's beschadigen. Kontroleer de print na de montage van de onderdelen even op kortsluitingen (soldeerspatten die printbanen verbinden en dergelijke). De schakeling kan met een 12 V/500 mA gelijkspanning (10 a 14 volt, bijvoorbeeld uit een net-adapter) gevoed worden. Het stroomverbruik wordt voornamelijk door de lampen bepaald. In ons prototype hebben we lampen gebruikt van 12 V/ 50 mA; de lampen mogen maximaal 200 mA-exemplaren zijn (zorg wel dat de voeding dit aan kan). Bij gebruik van 200 mA lampen moet Dl een 1N5400 zijn. In back-up-toestand moet de back-up-batterij (een 4,5 volts type) een stroom van maximaal 50 \xh leveren (gemiddeld slechts zon 2 uA). U kunt de schakeling dus zonder bezwaar zeer lange tijd op "back-up" laten staan. We herhalen nog even de funkties van de bedieningsknoppen. U zet S2 in stand 2 ("single step") en schakelt de voeding in, zodat het laagste adres geselekteerd is. Als u het apparaat al aan had staan, dan schakelt u het uit en wacht drie sekonden, om C4 te ontladen. Als u daarna inschakelt, dan wordt de schakeling gereset zodat u op het eerste geheugenadres staat. Daarna kiest u een bit-patroon met SI (eventueel terwijl u S4 inhoudt), drukt S4 in en laat deze weer los, zodat het patroon wordt opgeslagen. Daarna gaat u naar het volgende geheugen-adres door eenmaal op S3 te drukken. Hebt u een aantal adressen van patronen voorzien, dan schakelt u S2 in stand 1 ("run"), zodat de klokgenerator in werking treedt en de lampjes beginnen te flitsen. Door het verwijderen van draadbrug "A" bij S4 kunt u voorkomen dat het opgeslagen patroon na het programmeren weer per abuis gewist kan worden. De uitvoering van de behui-

Tabel 1 decimaal

binair

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Q7 Q1 000 0000 000 0001 000 0010 000 0011 000 0100 000 0101 000 0110 000 0111 000 1000 000 1001 000 1010 000 1011 000 1100 000 1101 000 1110 000 1111

Tabel 1. De eerste zestien binaire getallen van de in totaal 64 of 128 die op de telleruitgangen verschijnen. Deze tellerstanden wijzen één voor één de geheugenadressen aan. Totaal kunnen er dus 64 of 128 geheugenadressen worden gebruikt.

Tabel 2 uitschuif-effekt:

10000000 11000000 11100000 11110000 11111000 11111100 11111110 11111111

Tabel 2. Door dit bit-patroon In een reeks opeenvolgende geheugenadressen op te slaan, krijgt u een uitschuif-effekt.

Tabel 3 looplicht-effekt:

10000000 01000000 00100000 00010000 00001000 00000100 00000010 00000001

Tabel 3. Deze reeks bitpatronen geeft een looplichteffekt.

Figuur 3. De layout van EPSprint-896150 waarop u de schakeling kunt opbouwen. Let op: de koper-layout is hier gespiegeld afgedrukt.

Onderdelenlijst R1 - 1 kQ R2 » 22 kQ R3,R7 = 220 kQ R4 = 100 kQ R5 = 4,7 kQ R6,R9 = 10 kQ R8,R10 = 1 MQ R11 = weerstands-array 8 x 100 kQ P1 = 1 MQ instel pot meter

g^nnaBm

C1 = 1 0 0 ^ / 2 5 V C2,C3,C5,C6,C9,C10 100 nF C4 - 4,7)4F/10V C7 - 47nF/10 V C8 - 470 nF C11 - 68 pF D1 - 1N4001 D2 « LED rood 5 mm D3,D6 = 1N4148 D4,D5 - 1N4151 T1 - BC547 74HC4024 IC1 HM6116LP-2 IC2 74HC541 IC3 74HC14 IC4 ULN-2803A IC5 78L05 IC6 L 1 . . .L8 - lamp 12 V/ 50 mA (max. 200 mA) 51 « dipswitch 8-voudig 52 = dataschakelaar met houdkontakt (ITW) S3,S4 = dataschakelaar (ITW) K1 = header 8-voudig BT1 - 4,5 V batterij print EPS-896150 (zie pagina 2)

zing bepaalt in grote mate het sukses van de schakeling. Dit geldt ook voor de wijze van programmeren. Door bijvoorbeeld telkens één lampje méér te laten oplichten, krijgt u een uitschuif-effekt (tabel 2). Door telkens een volgend lampje te laten oplichten (maar slechts één lampje tegelijk te laten branden)

krijgt u een looplicht (tabel 3). Aangezien er 8 lampjes zijn, kunt u kiezen uit niet minder dan 2 tot de macht 8, dus 256 verschillende patronen. Bij ons prototype hebben we de lampen in doorzichtige plexiglazen buisjes gemonteerd. In deze buisjes hebben we stukken gekleurde plastic folie gestoken.

Met draadbrug B of C kunt u kiezen tussen 128 (B) of 64 (C) geheugenadressen. Met PI stelt u de frekwentie van de klokgenerator in en dus de snelheid waarmee de verschillende patronen elkaar opvolgen. Indien u de schakeling een hele tijd op backup wilt laten staan, dan kunt u het beste de klokgenerator uitschakelen

(S2 in stand 2, "single step" zetten).

In plaats van de lampjes mag u ook LED's gebruiken. Deze moeten ieder van een voorschakel-serieweerstand van 820 Q voorzien zijn en dienen met hun kathode aan KI komen te zitten. (896150X) elex -

3-49

NADENKERTJE

Bij het vraagstuk van de vorige maand moest u de oorzaak proberen te vinden van een (verzonnen) probleem met de belverkorter. We hopen alleen dat u de schakeling niet uitsluitend opgebouwd hebt om het juiste antwoord te kunnen vinden door er bewust de fouten om beurten in aan te brengen. Er is namelijk een gemakkelijkere methode. Zoals gezegd, bleek de schakeling pas na een tijd haar goede werking te staken. Kontrole wees uit dat het relais nog goed was. Het feit dat de schakeling aanvankelijk wèl goed werkte, sluit antwoord A als goed antwoord uit. Immers, als een verkeerd gepoolde zenerdiode D6 de oorzaak zou zijn, dan had de schakeling direkt al kuren vertoond en niet pas na een tijdje. Stel dat deze zenerdiode inderdaad verkeerd om gemonteerd was, dan had zich dit geuit in het feit dat de belverkorter, ook met PI op maximale weerstandswaarde ingesteld, al (te) korte tijd na het indrukken van de belknop in werking trad. Ook een te grote waarde voor weerstand Rl

resulteert alleen in een verkeerd regelbereik van de maximale beltijd en antwoord C is dus ook niet goed. Het gegeven dat de schakeling pas na een korte staat van dienst haar werking staakt, doet al vermoeden dat antwoord B het juiste moet zijn. Een verkeerd gepoolde elko geeft namelijk niet meteen de geest, en zeker niet wanneer hij geen al te hoge spanningen (in dit geval 6,2 V + 0,7 = ca. 7 V) te verduren krijgt. Iedere keer dat er op de belknop gedrukt wordt, zal de isolatielaag (bestaande uit aluminium-oxyde) van deze elektrolytische kondensator meer en meer afgebroken worden, met als uiteindelijk gevolg een inwendige kortsluiting. De zenerdiode en daarmee ook de transistor zullen dan niet meer in geleiding kunnen komen om het relais te doen aantrekken.

Ook voor de vraag van deze maand blijven we bij het hoofdstuk "fout-analyse" en wel bij een denkbeeldige fout in het elektronische cijferslot uit het januarinummer van dit jaar. Stel dat uw schakeling als volgt werkt: Op het moment dat de voedingsspanning ingeschakeld wordt, gebeurt er nog niets (de flipflop N10/N11 in figuur 1 staat blijkbaar in de resettoestand). Als daarna de schakeling met S l l geaktiveerd wordt, trekt het relais echter niet aan, zoals we zouden verwachten. We merken echter wel dat Tl warm begint te worden en na enkele tellen "poef zegt. Klaarblijkelijk heeft de transistor de geest gegeven, hetgeen na kontrole met een ohmmeter ook het geval blijkt te zijn. Ook D3 is iets warmer geworden, maar nadat de diode uit de schakeling gesoldeerd is, kunnen we geen beschadiging konstateren. U zou misschien verwachten dat of het relais of Tl

Nieuwe

W B

SMD-lijm

Siko B.V. te Hengelo meldt ons dat een nieuwe SMDlijm van DELO op de markt gebracht wordt met een aantal uitzonderlijke eigenschappen. De DELO SMD 450 is een éénkomponentslijm die zich gemakkelijk laat verwerken. 3-50 — elex

A) Door statische lading is poort N l l defekt geraakt, waardoor het spanningsnivo van een "1" vele malen hoger is dan normaal. B) De waarde van weerstand R i l moet 100 kQ bedragen in plaats van 10 kQ. C) Voor Tl is per ongeluk een BC548 gebruikt. D) Vrijloopdiode D3 is verkeerd om op de print gesoldeerd. Tot volgende maand

D4

12V

-A-.1N4001

0 O O 0

BCS47

0-® • 11

MARKT-INFO \ ËÊUÊLMJJËÊLLËË.'É

verkeerd aangesloten zijn, maar niets is minder waar. Deze twee onderdelen zijn korrekt gemonteerd, zodat het probleem niet daaruit voortgevloeid kan zijn. Blijkbaar is er wat anders aan de hand. Aan u de taak om uit te zoeken welke van de vier onderstaande mogelijkheden de oorzaak van het "uitbranden" van T l tot gevolg heeft gehad.

mÜLÊkmiJÊÊk

mm

Hij is eenvoudig te doseren in druppels, waarbij de hoogte minstens 2x de doorsnede bedraagt. Na een bestraling met UV-licht gedurende 30 sekonden blijft een open tijd van 25 minuten aanwezig, lang genoeg om de SMD-komponenten aan te brengen.

De uithardingstijd bij lage temperatuur is extreem kort, zonder dat daarbij krimp- of m. scheurvorming in de lijmlaag optreedt. De SMD 450 hardt in 30 sekonden bij 100°C uit, maar bij een temperatuur van 7Ö°C gedurende 3 minuten werkt hij ook probleemloos. De elektrische geleiding, de vloei- en reinigingsmiddelenbestendigheid en de natte sterkte zelfs op gecoate pla-

^^-/

ten zijn uitstekend. Bovendien blijft de houdbaarheid bij kamertemperatuur één jaar gegarandeerd. Siko BV, Fokkink weg 3, Postbus 61, 7255 ZH Hengelo, tel. 05753 - 2025