ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica issue november

nr. 27 november 1985 ƒ4,50 Bfrs. 90

tijdschrift voor hobby-elektronica

3® jaargang nr. 11 november 1985 ISSN 0167-7349

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers Redaktie: J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen, H.G.C. Lemmens, I. Gombos(ass.)

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

Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, K. Diedrich, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, P.I.A.TheunIssen

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

Vormgeving: C. Sinke

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

Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.R Wijnen

Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs jaarabonnement Nederland België buitenland f 4 5 , - Bfrs. 900 f 61,50 Studie-abonnement f 3 6 , (Bfrs. 720) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit b/ad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt). Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Marketing: D.K. Grimm

Nadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag GmbH, 5133 Gangelt.

Commerciële zaken: H.J. Ulenberg

(?) Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1985 Printed in the Netherlands

Advertenties: E.A. Hengelmoten (hoofd adv. verkoop), W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

Druk: NDB, Zoeterwoude

uit de inhoud: Doorgewinterde leugenaars, jokkebrokken en andere lieden die het wat betreft het puntje "eerlijkheid en oprechtheid" niet-al te nauw nemen, zullen met deze schakeling beslist door de mand vallen! Hier wordt nameijk niet gekeken naar onopvallende zenuwtrekjes en/of blozen, maar naar weerstandveranderingen van de huid. leugendektor biz. 11-34

Kortegolf-ontvangers voor de omroepbanden heb je in alle maten en soorten. Afhankelijk van de draagkracht van de portemonnee kan men in de winkel een type naar smaak en kwaliteit uitkiezen, hoewel het natuurlijk veel leuker (èn goedkoper) blijft om zelf een ontvanger te bouwen! Dit ontwerp is gebaseerd op het oerdegelijke superheterodyne-principe. De schakeling wordt in een drietal opeenvolgende afleve- . ringen uitgebreid beschreven. Er wordt uitvoerig aandacht besteed aan het testen van de afzonderlijke delen, zodat het welslagen van dit projekt zo goed als zeker is! kortegolfontvanger deel 1 bIz. 11-20

Flipperkast-verslaafden doen er goed aan deze schakeling te allen tijde bedrijfsklaar op zak te hebben, voor het geval dat het dagelijks gemis» van het kogelspel al te nijpend wordt. Deze mini-flipperkast hoeft niet met munten te worden gevoed; een batterijtje is voldoende voor uren speelgenot. „flipperkast ,.«:d«as*.»blz. 11-30.

elextra

•

11-04 informatie, praktische tips

komponenten

11-53 een thermostaatkoppel nader bekeken 11-16 Wanneer de waakvlam van de CV-ketel maar niet wil ontbranden...

zelfbouwprojekten emmerradio Hoe een autoradio ook anders gebruikt kan worden.

11-11

spraakfilter Vijzelt de klank op van uw kortegolf-ontvanger.

11-13

windmolen Wind-energie met een omgebouwde fletsdynamo.

11-14

brandalarm Een zeer eenvoudige doch doeltreffende hittedetektor.

11-18

pacemaker Kloppende elektronica in het menselijke lijf. nieuwe produkten 'n tip Een wasknijper als IC-trekker.

11-24

11-41, 11-47 11-52

grondbeginselen

kortegolfontvanger deel 1 11-20 Een AM-ontvanger volgens het superheterodyne-principe.

hoe zit dat? Over stereo-ontvangst.

11-10

flipperkast Een vermaakspel in vestzakformaat.

11-30

stereo via de FM Wat er zoal komt kijken bij een stereo-uitzending.

11-28

tester voor CB-kristallen Een handige testschakeling voor 27 MHz-hobbyisten.

11-33

kursus ontwerpen deel 13 11-45 Het frekwentie-afhankelijke gedrag van een RC-kombinatie.

leugendetektor 11-34 Al is de leugen nog zo snel, deze schakeling achterhaalt hem wel. zandkanarie Gevleugelde kwetteraars elektronisch nagebootst.

11-36

antenne-filter 11-39 Voor aanpassing van langdraad-antennes op de kortegolfontvanger. wisselstandmelder 11-42 Een geheugensteun voor de modelspoorbaan-machinist.

bij de xjoorpagino: Hoogfrekwenttechniek schijnt door velen als een soort zijstraatje van de elektronica te worden opgevat. Speeltjes wikkelen, kringen afregelen; het lijkt nnoeilijk, nnaar in dit nummer kunt u zien dat de hoogfrekwenttechniek ook voor Elex-lezers is weggelegd. We beginnen met de kortegolfontvanger, een superhet in vervolgafleveringen. Verder zijn er nog de kristaltester, het antennefilter en een aantal niethoogfrekwente projektjes, zoals een wisselstandmelder en een windmolen.

antennes De "zintuigen" van een radio-ontvanger.

11-48

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

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

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p = (pico ) = 10-'2 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 1 0 ^ = een miljardste ]i = (micro) = 10"^ = een miljoenste m = (milli) = 10-3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 10^ = miljoen G = (Giga) = 10^ = 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 kS = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6 800 000 Q 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4^1? = 4,7 jiF = 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen. Er zijn speciale Elex-printen voor ontwikkeld, in drie formaten:

Schema's Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN,NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " 4 " , " ï l " , " 1 " of " = 1" genoteerdDaardoor blijven de tekeningen m ternationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehand haafd Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Kompo nenten. achterin dit nummer.

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. De zich op de onderkant (soldeerzijde) van de print bevindende koperbanen zijn in de plattegrond dun gedrukt. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-pnnt 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 goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden %-watt-weerstanden gebruikt.

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

10. Oefening baart kunst. Weerstanden of stukjes draad zijn zeer geschikt als oefenmateriaal.

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

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

"Wat", zo werd ons laatst gevraagd, "hoor je nu eigenlijk bij die mono-FM-ontvangers van vroeger? Het linker- of het rechterkanaal? Beide kan niet want die dingen hadden maar één luidspreker en bovendien bestond er toen nog helemaal geen stereo." Toch is het zo: men hoort beide kanalen gelijktijdig. Dat de radio's van toen toch met twee kanalen kunnen "werken", terwijl ze maar voor een kanaal zijn gedacht, komt omdat stereozenders niet afzonderlijk een linker- en rechtersignaal verzenden, maar een samengesteld (som)signaal waarin het linker- en rechtersignaal bij elkaar zijn "opgeteld" (R-l-L), plus een verschilsignaal waarbij het linkersignaal afgetrokken is van het rechter (R —L). De wat oudere ontvangers, en uiteraard ook de huidige mono-radio's, ontvangen dus wel het komplete stereo-signaal, maar kunnen het stereo-effekt niet weergeven omdat ze het signaal niet uit elkaar kunnen "plukken". In een stereoinstallatie wordt het ene kanaal namelijk wel van het ander gescheiden en men hoort stereo. Een mono-ontvanger kan dus alleen maar het opgetelde (R-i-L) signaal laten horen. "Waarvoor dient dan het R —L-signaal", zult u nu misschien vragen? Heel eenvoudig: Een stereo-ontvanger ontvangt, zoals reeds gezegd, het opgetelde signaal en het verschilsignaal. Uit deze signalen "haalt" de ontvanger het stereo-geluid door de kanalen op of af te tellen. Een voorbeeld: stel dat een bepaald gedeelte van het muziek- of spraaksignaal op de rechter-luidspreker moet worden gezet. De signalen worden daartoe, net als bij een gewone optelsom, door de ontvanger opgeteld: (R + ü + ( R - L ) = 2R Moet een bepaalde passage uit de linkerluidspreker klinken dan geldt: (R + L) -

( R - L ) = 2L

In de praktijk worden de twee kanalen uiteraard vrijwel altijd met elkaar gemengd, omdat anders het geluid immers steeds uit maar één luidspreker zou klinken. Dat mengen wordt door de eindversterker gedaan. Hoe dat precies in zijn werk gaat, kunnen we het beste aan de hand van een eenvoudig versterkerschakelingetje met één transistor uit de doeken doen (zie tekening). Om te be-

ginnen moeten we die tor van twee basisweerstanden voorzien, zodat we twee ingangen tot onze beschikking hebben; één voor het rechter-, en één voor het linkerkanaal. Zodra er nu een muziek- of spraaksignaal op de ingangen verschijnt, zal er een stroom door de basisweerstanden gaan vloeien. Die twee stromen worden op de basisaansluiting van de transistor opgeteld, waarna het somsignaal versterkt op de uitgang verschijnt. Het van elkaar aftrekken van de signalen gebeurt op identieke wijze, alleen worden nu de postieve en negatieve helften van de perioden vooraf geïnverteerd; omgedraaid dus. De R-plus-L- en R-min-L-signalen worden niet, zoals u misschien dacht, "naast elkaar" door de zender uitgezonden, maar op een draaggolf gemoduleerd. Anders gezegd, de R- en L-signalen worden voordat ze de lucht in gaan op een ander signaal "gezet". Ook hier weer een voorbeeld: Een FM-zender zendt uit op een frekwentie van laten we zeggen 100 MHz. De frekwentie van de informatie, dus van het muziek- of spraaksignaal dat op die 100 MHz-draaggolf wordt gezet, ligt tussen de 25 Hz en 15 kHz; veel lager dus. Een zeer belangrijk aspekt hierbij is dat de frekwentie van de draaggolf varieert in het ritme van het muzieksignaal. Anders gezegd, de frekwentie van de draaggolf pendelt steeds om die 100 MHz heen. We noemen dat frekwentiemodulatie. Omdat er bij stereo echter sprake is van twee signalen, moeten ze op de één of andere manier van een "merktekentje" worden voorzien, zodat de ontvanger kan herkennen welke van de twee signalen hij van de draaggolf "plukt". Dat herkenbaar maken gebeurt als volgt: Het R_-l-L-signaal wordt

normaal frekwentiegemoduleerd, zodat ook monoradio's het kunnen ontvangen. Het R —L-signaal wordt daarentegen eerst in amplitude gemoduleerd op een draaggolf van exakt 38 kHz. Dit AMsignaal "loopt" van 23 tot 53 kHz en wordt naast het R-h L-signaal meegemoduleerd en verzonden. In de ontvanger wordt het signaal weer FMgemoduleerd, zodat we uiteindelijk het somsignaal en het AM-gemoduleerde verschilsignaal overhouden. Het laatstgenoemde signaal moet dan nog gedemoduleerd worglen. Met andere woorden, de oorspronkelijke R —L-informatie moet nog van de 38-kHz-draaggolf gehaald worden. Dat gaat via een klein "omweggetje". Aan de zenderkant wordt de 38-kHz-draaggolf omwille van een betere efficiëntie onderdrukt. Maar omdat we deze draaggolf voor het demodulatieproces aan de ontvangerzijde nodig hebben, wordt door de zender het door twee gedeelde 38-kHzsignaal als een 19-kHz-piloottoon meegezonden. In de ontvanger wordt de frekwentie van de pilootDe titel van dit artikel moet u beslist niet opvatten als kritiek op het geleuter, waarmee sommige radiostations het grootste gedeelte van de hun toegemeten zendtijd invullen. Nee, het gaat hier doodgewoon om een afgedankte autoradio die is ingebouwd in een afgedankte emmer. Een geslaagd samengaan dus van elektronica, moderne kunst en recycling (figuur 1). De radio houden we over als we een nieuwe auto kopen; die zijn tegenwoordig standaard uitgerust met alle extra's. De uit de inruilwagen afkomstige radio kan nog jaren lang goede diensten verrichten in hobby-, slaap- of kinderkamer. Autoradio's zijn robuust gebouwd en in de meeste gevallen geven ze op de FM-band een gevoelige en behoorlijk storingsvrije ontvangst. Het enige probleem is, dat ze ergens moeten worden ingebouwd. Hier

toon verdubbeld, zodat weer de oorspronkelijke 38-kHz-draaggolf ontstaat. Dit alles moet uiteraard heel precies gebeuren, omdat anders het stereogeluid "scheef" gaat klinken. U ziet, ook een "simpele" stereo-ontvanger rekent wat af in z'n bestaan!

emmerradio

biedt zich als ideale oplossing de plastic emmer aan. Niet alleen is het materiaal elektrisch isolerend en gemakkelijk te bewerken, er is ook meer dan genoeg ruimte om een netvoedingsapparaat in te bouwen. De luidsprekers hoeven natuurlijk niet per se aan de buitenkant bevestigd te worden. Wie geen prijs stelt op stereo, kan bijvoorbeeld in de bodem een rond gat snijden en daarachter een luidspreker vastschroeven. Dat resulteert in een mooi diffuus geluidsbeeld. Een uitwendige antenne is noodzakelijk; de uitvoering daarvan laten we met een gerust hart aan de kreativiteit van onze lezers over. Een voor de hand liggende oplossing is natuurlijk om het metalen hengsel ervoor te gebruiken. In een portable uitvoering heeft dat dan een dubbele funktie. De van wat meer fantasie getuigende antennekonstruktie van figuur 1 bleek in de

Onderdelenlijst voor de voeding C l , C l = 1000f^F/25 V



x-*p

=

10MF/16 V

C3 = 100 nF WIKT BI = B40C1000 IC1 = 7812 Tr = trafo 18 V/1,4 A SI = tweepolige netschakelaar F1 = glaszekering 0,25 A met houder Diversen:

7812 B1 = B40C1000

praktijk uitstekend te voldoen, tot grote verbazing overigens van de antenneexpert in onze redaktie. Het stroomverbruik van autoradio's is vrij hoog vanwege de krachtige versterker, die in een auto nodig is om boven het omgevingslawaai uit te komen. Batterijvoeding is daarom niet aan te bevelen. De Elex-standaardvoeding (figuur 2), die 1 ampère kan leveren, is in de meeste gevallen voor ons doel uitstekend geschikt, ook als de radio eap ingebouwde cassettereqprder heeft. Kontroleer wel even, of het apparaat inderdaad met 1 ampère tevreden is! Het laagspanningsgedeelte van de voeding past op een kleine Elex-print (figuur 3). De montage zal weinig problemen opleveren. Let op de polariteit van de eiko's en overtuig u ervan, dat de aansluitingen van de brugcel overeenkomen met die op ^1 de tekening, «üiö^i

C2

Het netspanningsgedeelte Komponenten die netspanning voeren, horen op een Elex-print beslist niet thuis. Daarvoor liggen de printsporen veel te dicht bij elkaar. De transformator, de zekering en de schakelaar worden gemonteerd op een plaatje aluminium, dat moet worden verbonden met de groen/gele aarddraad van het 3-aderige netsnoer. Dat snoer dient te worden voorzien van een trekontlasting, die het best ook aan het aluminium kan worden bevestigd. Let er tenslotte op, dat spanningvoerende delen in geen geval door "onbevoegden" kunnen worden aangeraakt. Als dat allemaal in orde is, kan er weinig misgaan. Lees, alvorens aan dit karwei te beginnen, in "elextra" (bladzijde 4) het artikel over netspanning nog eens door; een gewaarschuwd mens telt voor tweeliiisiï»

Figuur 1. De emmerradio — een uiterst origineel en funktioneel ontwerp. IVlisschien het begin van een nieuw tijdperk in de industriële vormgeving? Figuur 2. Onze standaardnetvoeding. De trafospanning wordt gelijkgericht en daarna door de twee eiko's van 1000 ^tf afgevlakt. Het IC stabiliseert de gelijkspanning op 12 volt. C2 en C3 vormen een kortsluiting voor laag- en hoogfrekwente stoorspanningen. Figuur 3. De spanningsregelaar moet beslist op een l
1 Elex-print, formaat 1 1 koellichaam voor IC1, 10°C/W Geschatte kosten (zonder trafo, radio en emmer):

ca.

f20,-

Eenvoudige kortegolfontvangers zijn meestal weinig selektief. Dat houdt in dat zenders die op de afstemschaal dictit naast ell
van de golfvorm worden afgesneden, noemt men "dippen". Tenslotte werkt de schakeling ook nog als een laagdoorlaatfilter, zodat ruis (en andere storingen met hogere frekwenties) worden onderdrukt. Hoewel de schakeling veelzijdige eigenschappen heeft, is de bouw verbluffend eenvoudig (zie figuur-1). Bovendien is het filter geheel passief, zodat er zelfs geen voeding voor nodig is. Weliswaar heeft deze opzet als nadeel dat de signaalspanning aan de ingang ongeveer drie maal hoger moet zijn dan de spanning die we aan de uitgang willen hebben, maar omdat het filter wordt aangesloten op

de uitgang voor een extra luidspreker of oortelefoon, zal er altijd genoeg signaal voorhanden zijn. Hoe werkt het? De beide germaniumdioden Dl en D2 bepalen de onderste signaaldrempel. De begrenzing bij de bovenste signaaldrempel wordt verzorgd door D3 en D4. Het bandfilter (centrale frekwentie: 1 kHz) bestaat uit Cl, LI, C2, C3 en L2. De instelpotentiometer PI wordt zo afgeregeld dat het ongefilterde signaal even sterk klinkt als het gefilterde. SI maakt het mogelijk om te schakelen tussen de beide signalen, zodat we meteen kunnen horen wat het filter "doet". Omdat de optimale werking van het filter afhanOnderdelenlijst R1 = 10 kQ R2 = 1 kQ R3 = 56 Q PI = 500 Q, instelpotentiometer Cl = 220 nF C2 = 1 fjF MKT C3 = 560 nF LI = 68 mH L2 = 82 mH D l . . . D4 = AAZ78 (of een andere germaniumdiode) SI = omschakelaar Elex-standaardprint formaat 1 Kosten: ca. f 15,00 (zonder print)

keiijk is van de stand van de volumeregelaar, moeten we deze knop met enig gevoel bedienen. Het spraakfilter past op een standaardprint van formaat 1. Er zijn geen bijzondere onderdelen voor nodig, maar niet elke handelaar zal de juiste spoelen in voorraad hebben; probeer het dan eens bij een postorderbedrijf. De diode AAZ18 die in de onderdelenlijst wordt opgegeven, mag worden vervangen door een ander type, maar dat moet dan wel een germanium-diode zijn. De schakeling kan worden ingebouwd in een klein kastje van kunststof dat wordt voorzien van mini-jacks voor de ingang en de uitgang. Op de uitgang van het filter mag een hoogohmige koptelefoon (impedantie ca. 2 kfi) rechtstreeks worden aangesloten. Bij gebruik van een luidspreker moet nog een extra eindtrapje worden toegevoegd.

Energiebesparing en alternatieve energiebronnen zijn geen onderwerpen die dagelijl^s de voorpagina van de l
Rotor Het moeilijkste onderdeel van de windmolen is de rotor, eigenlijk een soort propeller. Deze moet namelijk aan de wetten der aërodynamica voldoen, wil hij goed werken. Anders gezegd: als hij verkeerd berekend, verkeerd gemaakt of uit een ongeschikt materiaal vervaardigd is, bestaat het risico dat de molen nog voor geen cent elektriciteit opwekt, terwijl bij wijze van

Windmolen

spreken bij de buren de pannen van het dak waaien. Om dit kritische onderdeel goed te kunnen maken, gaan we op een bijzondere wijze te-werk. Allereerst het uitgangsmateriaal: een stuk pvc-pijp van 60 centimeter lang en een diameter van 5 centimeter. In de doe-het-zelf-winkel is deze pijp zo uit het rek te halen. Het is nu de bedoeling dat de pijp zodanig verzaagd wordt dat een rotor uit één stuk ontstaat. In figuur 1 is de uiteindelijke vorm te zien. Het is duidelijk dat het niet zal lukken dat zaagwerk uit de losse pols te verrichten. De zaaglijnen moeten eerst afgetekend worden, en wel met behulp van de tekenmal in figuur 2. Trek deze tekenmal over en plak hem op karton. Daarna wordt het ronde gat uitgesneden. Het gat moet dezelfde diameter hebben als de buis zodat de mal er, enigszins klemmend, overheen geschoven kan worden. Het aftekenen met behulp van de mal gaat als volgt. Eerst wordt het midden van de buis gemarkeerd. Vervolgens wordt op elke vleugelhelft 3/4, 1/2, 1/4 en 1/8 van de afstand tot het uiteinde afgetekend. Nu wordt een rechte middellijn getrokken over de hele lengte van de buis. De tekenmal wordt zodanig over de buis geschoven dat punt M samenvalt met de middellijn. Op het uiteinde van de buis tekenen we eerst de punten A en F af. De mal wordt doorgeschoven tot op 3/4 van de buishelft, en daar worden de punten A en C overgenomen. Op soortgelijke wijze worden ook de andere markeringen, op 1/2, 1/4 en 1/8 van het midden, afgewerkt, ledere keer wordt het punt A overgenomen en achtereenvolgens D, E en F. De tekenmal wordt van de buis afgenomen en door de afgetekende punten kan de zaaglijn worden getrokken. De lijn door de punten A is

Figuur 1. Hier is d rotor in zijn uiteindelijl<e • irm. De zaagsneden ki.nn3n met vijl en schuurpapier net'es afgerond worden. Figuur 2. Deze tel<enmal dient als hulp bij het aftekenen van de zaaglijnen op de ronde kunststof buis. Door hem over te trekken, op te plakKen op karton en uit te knippen kan hij over de buis geschoven worden. Figuur 3. De tekenmal bepaalt de uiteindelijke vorm van de rotor. Een liniaal die haaks op de uitgezaagde buis gelegd wordt, zal naar het midden toe steeds schuiner komen te liggen, precies zoals de door de punten van de tekenmal getrokken lijnen.

SlSsssSjNk

iiiiiiii/!||;;;:;;

Benodigde materialen: 1 oude fietsdynamo met bevestigingsbeugel stuk PVC-buis, 60 centimeter lang, diameter 50 mm kogellager met as of bout (holle) kunststof bezemsteel aansluitdraad koperdraad voor sleepring en borstel stukje printmateriaal o.i.d. voor bevestiging borsteis

een rechte lijn, die door de punten B tot en met F is gebogen. In het midden moeten de lijnen verder vloeiend naar elkaar toe lopen. Het spreekt vanzelf dat bij het aftekenen van de tweede helft van de rotor op precies dezelfde wijze te werk wordt gegaan. Let erop bij het opschuiven van de tekenmal dat de zijde met de letters steeds naar het buiseinde (dus niet naar het

midden van de buis) gekeerd. Vervolgens het zagen. Klem de buis vast in een bankschroef of workmate. Mocht u die niet hebben, dan kan ook met een plank gewerkt worden waarop twee evenwijdige latjes op een paar centimeter afstand gespijkerd zijn. De buis hoort klem te liggen tussen deze latjes zodat ze niet kan wegrollen. Het zaagwerk zelf-kan met een elektrische

decoupeerzaag verricht worden. Pas op dat het zaagblad niet tegen de tegenoverliggende buiswand stoot, kort desnoods het blad een klein stukje in. Na het zagen kunnen de randen met schuurpapier mooi glad afgewerkt worden. Onderin figuur 3 zien we het schuinteverloop van de rotorbladen gemeten op de verschillende afstanden van het midden. Legt men op deze afstanden een liniaal iüi

loodrecht op de buis, dan hoort de helling overeen te komen met die van de lijnen in de figuur. Op de vleugeltip ligt de liniaal bijna horizontaal. Tot slot wordt het gat voor de as geboord. Dit gat, 4 a 5 millimeter in diameter, hoort zo exakt mogelijk in het midden te zitten en wel tegenover punt M. Voor het aftekenen kan weer gebruik gemaakt worden van de tekenmal. Met het gat kan de rotor op de as van de fietsdynamo worden gestoken. Het loopwieltje van de dynamo kan als moer gebruikt worden om de rotor vast te zetten.

Mast De beugel waarmee de dynamo normaalgesproken wordt vastgezet aan de voorvork van een fiets, dient hier voor de bevestiging aan de mast. Natuurlijk moet ervoor gezorgd worden dat de molen zich kan richten naar de wind. In de bevestigingsbeugel wordt daarom een kogellager geklemd (bij ijzerwarenwinkel of fietsenmaker te krijgen). In de binnenste ring van het lager moet een as of een bout

geklemd worden. Deze wordt op zijn beurt gebruikt om het geheel op een mast te monteren. Als mast gebruikten wij een holle kunststof bezemsteel, maar elk ander paalvormig objekt kan natuurlijk hiervoor dienen. Belangrijk is dat uiteindelijk het rotorgedeelte vrij kan draaien zodat het zich kan richten naar de wind. Een aansluitdraad, om de elektriciteit beneden naar de gebruiker te brengen, is natuurlijk ook nog nodig. Het kontaktpunt onder de dynamo vormt het ene aansluitpunt, de bevestigingsbeugel, verbonden met het huis van de dynamo, is het andere. De aansluitdraad zou gewoon enkele malen om de mast geslagen kunnen worden, maar als de wind dan een paar keer gedraaid is, zou de molen zich kunnen hebben vastgewrongen. Om dat te voorkomen moet een konstruktie gemaakt worden om het dynamokontakt uit te voeren naar de vaste mast, terwijl de dynamo toch vrij kan bewegen. In vakjargon spreekt men van sleepringen. Allereerst worden enkele windingen niet te dunne blanke koperdraad om het

boveneind van de mast gelegd. Wie het helemaal netjes wil doen, kan de windingen onderling vastsolderen en het geheel glad en rond schuren. Dit is nu de eigenlijke sleepring. Vervolgens wordt van fijn gevlochten koperdraad, de afscherming van coaxkabel is bijvoorbeeld heel geschikt, een aantal borstels (sleepkontakten) gemaakt. Deze borstels worden naast elkaar op een stukje printmateriaal gesoldeerd. Dat printje wordt zodanig aan de dynamobeugel bevestigd, dat de borsteis over de sleepring op de mast slepen. Aan de borstelzijde wordt het middenkontakt van de dynamo aangesloten, en aan de sleepringzijde de aansluitdraad naar de gebruiker. De tweede draad (massa) klemmen we vast tussen de binnenste ring van het kogellager. Het kogellager zelf zorgt zo voor het tweede kontakt. Om de molen aan het draaien te krijgen, is een windsnelheid van ongeveer 15 km/uur nodig, ongeveer windkracht 3. Loopt de molen eenmaal, dan gaat het al gauw heel snel. Aangezien de rotor van deze molen achter de mast

draait, is er geen aparte inrichting (een windvaan of windservo) nodig om de molen in de wind te draaien. De wind blaast de rotor vanzelf Jn de goede stand. Het is de bedoeling dat deze beschrijving een aanzet vormt om eens wat verder te experimenteren met windmolens. Op deze konstruktie kunnen een heleboel varianten bedacht worden. Er kunnen andere materialen of andere afmetingen gekozen worden. En omdat de molen dag en nacht buiten staat is er ook nog het een en ander nodig om het geheel weerbestendig te maken. We hopen in elk geval dat de eerste resultaten dermate succesvol zullen zijn, dat ze uitnodigen tot verder uitproberen.

een thermostaatkoppel nader bekeken Met de koude dagen in het vooruitzicht, moet de CVinstallatie weer in orde gemaakt worden om een seizoen lang voor de nodige warmte te zorgen. Ook als dit karweitje vakkundig is uitgevoerd, kan het soms gebeuren dat daarna de ketel het vertikt om te branden. Meestal wordt de schuld dan nogal gauw bij het thermokoppel gelegd en

wordt dit vervangen door een nieuw exemplaar. Vaak blijkt het thermokoppel echter niet de oorzaak van alle ellende te zijn en is er geld voor niets uitgegeven.

Hoe w e r k t een thermokoppel Een thermokoppel bestaat uit twee verschillende metalen die aan elkaar gelast zijn. Als de las verhit wordt,

ontstaat er een kleine spanning. Dit is een eigenschap die altijd optreedt als twee verschillende metalen met elkaar in kontakt komen. Door de juiste keuze van de metalen is de afgegeven spanning van het thermokoppel te beïnvloeden. De las wordt als temperatuurvoeler gebruikt, terwijl aan de open klemmen van het andere uiteinde een

spanning staat die een nagenoeg lineaire relatie heeft met de temperatuur. Omdat het thermokoppel van metaal gemaakt is, kan dit ook bij zeer hoge temperaturen, zoals die in een kachel of bakoven voorkomen, heel goed gebruikt worden. Normaliter worden zij toegepast tussen de O en 1600 graden Celsius. De in een gaskachel gebruikte

Mep I '—fe&—' thermokoppel

.

X-

Ly (tl) \

.

Figuur 1. In deze tekening is duidelijk het principe van de door het thermokoppel aangetrokken gasklep te zien. Door het verhitten van de las ontstaat er een (kleine) spanning, die een bekrachtigingsstroom door de spoel laat lopen. Figuur 2. De o p b o u w en werking van de gasklep is nu duidelijk te volgen. Onderaan zit de magneetspoel die de klep aangetrokken houdt. Bovenaan vinden we de knop die tijdens het aansteken ingedrukt moet worden.

thermokoppels geven bij een temperatuur van circa. 650 graden Celsius een spanning af van 20 tot 30 millivolt. Met deze kleine spanning is het mogelijk de gasklep aangetrokken te houden. Valt de waakvlam uit of is hij niet heet genoeg, dan zakt de thermokoppelspanning en valt de klep af. De kachel kan niet meer werken. Omdat de inwendige weerstand van het thermokoppel, evenals die van de gasklep, slechts 22 milli-ohm is, gaat er onder normale omstandigheden een stroom van circa een half ampère (!) lopen. Voor de gasklep is een minimale stroom van 200 mA nodig. De goede werking van de gasklep en het thermokoppel kan men eenvoudig zelf kontroleren.

Kontrole van de gasklep en het thermokoppel Wanneer er bij het aanste-

ken van de CV-ketel problemen onstaan, kan op eenvoudige maar doeltreffende wijze de werking van thermokoppel en gasklep worden gekontroleerd. Alvorens ook maar iets aan de ketel te doen, moet men eerst het gas afsluiten en de spanning uitschakelen. Dit is in verband met de veiligheid een absolute must, en mag dus niet vergeten worden. Als de ketel geopend is, zien we vanaf de waakvlam een metalen kabeltje of pijpje lopen, vlakbij de gaspijp die naar de branders gaat. Dit is de verbinding tussen het thermokoppel en de gasklep. Met behulp van een deugdelijke steeksleutel kan dit thermokoppel uit de kachel worden gehaald, door beide wartels (bij het branderblok en bij de gasklep) voorzichtig los te draaien. Men mag hierbij niets forceren. Heeft men het thermokoppel eenmaal los, schakel er dan als belasting een weer-

stand van 1 Q aan parallel en hang vervolgens een (bij voorkeur digitale) multimeter over de weerstand. Wanneer het thermokoppel nu met behulp van een aansteker of kaarsvlam wordt verhit behoort de gemeten spanning op te lopen tot zo'n 20 millivolt. Gebeurt dat niet, dan is het thermokoppel defekt en moet het vervangen worden door een nieuw exemplaar. Doet het thermokoppel het wel en zijn de kontakten goed schoon, dan moet de monteur alsnog geroepen worden om de storing te verhelpen.

Dat nut en doeltreffendheid echt niet gepaard hoeven te gaan met ingewikkelde schakelingen bewijst dit ontwerp. Voor wat dat nut betreft, hoeven we alleen maar te verwijzen naar de film "Towering Inferno" die enkele jaren geleden in de bioskoop woedde. Een film waar het er zogezegd heet aan toe ging. De filmmakers lieten geen truuk ongebruikt om het drama zo spektakuiair mogelijk in scène te zetten. Hadden de spelers in die film beschikt over het Elex-brandalarm, dan hadden we er heel wat minder "plezier" en spanning aan mogen beleven en had de regisseur zicht ettelijke meters celluloid kunnen besparen. Geen verlies aan kultuurgoed overigens, maar ja, een mens heeft nu eenmaal de natuurlijke behoefte om zich af en toe te laven aan andermans ellende. Wat dergelijke films zo spannend maakt, is dat ingespeeld wordt op hele fundamentele angsten. Zo'n brand, op kleinere schaal weliswaar, kan ons óók overkomen. Hoe vaak is niet in de krant te lezen dat iemand met een brandende sigaret in slaap is gevallen, daarbij zijn hele huis in de as leggend. Een professionele brandmeldinstallatie is voor Jan Modaal echter niet

te betalen. Vandaar dit spotgoedkope low-budget alternatief. Men neme: een houten wasknijper, een stukje kaars, een piëzo-zoemer, een batterij van 9 V en wat draad.

Bovendien hebben we nog een boutje (M3 x 20) met twee moeren nodig en een stukje printplaat. Uit deze hand vol, die niet meer hoeft te kosten dan een kwaliteitsaansteker, ontstaat een brandalarm waar de firma Sprinkler koud van

zou worden. Wat te doen? Eerst zaagt men uit het met koper bedekte printmateriaal een rechthoekig stukje van ongeveer 2 cm lang en zo breed als de wasknijper. Dit stuk print wordt, met de koperlaag naar boven, vastgelijmd op de knijper waar je hem normaalgesproken vastpakt om hem te openen. Dan boren we een gat middenin de print en door de knijper, zodanig dat de M3 bout er gemakkelijk doorheen glijdt. Vervolgens snijden we uit het stuk kaars een cilindervormig stuk dat past in de halfronde uitsparingen in de bek van de knijper. Met het stuk kaars er tussen geklemd, dient de wasknijper een paar millimeter open te staan. De volgende stap is het monteren van het 20 mm lange M3 boutje. Met de twee moertjes wordt dit vastgezet aan het houten deel waar niet het stuk print opgelijmd is. Onder de tweede moer komt nog een soldeerlip voor een aansluitdraad. Beter is het om de soldeerlip vast te zetten tussen twee moeren. De kop van de bout hangt een millimeter of twee boven het koper van de print maar raakt dit niet. Op dit koper solderen we de tweede aansluitdraad.

De ene aansluitdraad gaat naar de pluspool van de gelijkspannings-zoemer, de andere naar de pluspool van de 9-V-batterij. De minpool van de batterij komt op het andere aanslultpunt van de zoemer. In figuur 1 is dit in schema terug te vinden. De truuk zal waarschijnlijk wel duidelijk zijn. Zodra de temperatuur zó hoog wordt dat er brand dreigt, smelt het ingeklemde kaarsvet. De wasknijper sluit zich nu en via de print en de bout wordt kontakt gemaakt. De stroom kan nu vrijelijk vanuit de pluspool van de batterij naar de zoemer lopen die dan ook luid en helder zal beginnen te piepen. Het installeren van het alarm in huis laten we aan de lezer over. Dat de wasknijper op een brandgevaarlijke plek (boven de gordijnen, bij de bank, in de meterkast) gemonteerd moet worden, spreekt voor zich. De extreme goedkoopte van de wasknijpermelder maakt het mogelijk een groter aantal ervan in huis onder te brengen die allemaal parallel geschakeld moeten worden. Het sluiten van één knijper is dan voldoende om het alarm af te doen gaan. In plaats van een zoemer

kan natuurlijk ook een relais worden aangesloten (6 V of 12 V). Via de relaiskontakten kan dan een willekeurige signaalgever, van eenvoudige bel tot meertonige hoorn, geaktiveerd worden. En wie het nog goedkoper wil doen, kan het wasknijperkontakt parallel schakelen met de belschakelaar aan de voordeur. Blijft de voordeurbel aanhoudend rinkelen, aangenomen dat deze erop gekonstrueerd is (geen dingdong-bel), dan weet je dat je het mannetje van de brandpreventie op bezoek hebt. Voor het betrouwbaar funktioneren van dit soort schakelingen is het nodig dat ze van tijd tot tijd geïnspekteerd worden. Ook zonder vuur kan het kaarsvet op warme dagen vervormen waardoor er kans bestaat op vals alarm. De batterijkonditie kan getest worden door het kaarsvet even weg te nemen en zodoende kontakt te maken.

naar wasknijper a a

9V

S.

Bz 5-V-zoemer

8B721X-1

Onderdelenlijst

gelijkspannings-zoemer, 5 V 9-V-batterlj h o u t e n wasknijper klein stukje printplaat (minimaal 1 x 2 c m ) boutje M 3 X 20 met t w e e moertjes soldeeroog stuk kaarsvet montagedraad eventueel s t a n d a a r d p r i n t formaat 1

kortegölfontvanger

deel 1 Het beluisteren van kortegolfstations is aan het uitgroeien tot een hobby die steeds meer mensen in zijn greep krijgt, van jong tot oud. Een opvallende ontw/ikkeling, maar eigenlijk ook best begrijpelijk. De vanwege de goede geluidskwaliteit zeer populaire FM-band heeft namelijk een lelijke beperking, waar vooral de nieuwsgierigen en reislustigen onder ons steeds vaker tegenaan lopen: het bereik van de zenders wordt in principe begrensd door de horizon. Dus is op die band alleen ontvangst mogelijk van lokale zenders en verder niks. Op de middengolfband is al een stuk meer te beleven, maar met een kortegölfontvanger haal je letterlijk de hele wereld in huis!

Niet zo eenvoudig, maar wel g o e d . . . We hebben in Elex al eens eerder een kortegölfontvanger beschreven, namelijk de

"Atlantis" in september vorig jaar. Hoewel daarmee wel degelijk heel aardige resultaten te bereiken zijn, is en blijft het natuurlijk een tamelijk simpel ontwerpje, dat het moet afleggen tegen "echte" kortegolfontvangers. Daarom hebben we voor alle liefhebbers en geïnteresseerden nu eens zo'n "echte" ontvanger ontworpen. Een apparaat met werkelijk uitstekende eigenschappen, maar daardoor natuurlijk wel een stuk moeilijker van opzet dan de "Atlantis" en dus niet zó geschikt voor nog onervaren beginners op zelfbouwgebied. In tabel 1 zijn de belangrijkste technische gegevens van de kortegölfontvanger opgesomd. Het gaat om een zogenaamde superheteroTabel 1

dyne ontvanger (komen we zometeen op terug), bedoeld voor uitsluitend AM(amplitude-modulatie)signalen. Van een speciale detektor voor SSB(enkelzijband)-signalen hebben we bewust afgezien, omdat dit de ontvanger meteen een stuk gekompliceerder zou maken, terwijl alle omroepzenders tóch A M toepassen. Het ontvangstgebied loopt van ca. 3,5 MHz tot 12 MHz — en dit in één bereik; er hoeft dus niet tussentijds te worden omgeschakeld. Bijna alle belangrijke kortegolfomroepbanden worden bestreken: de 75-m-band (4 MHz), de 60-m-band (5 MHz), de 49-m-band (6 MHz), de 41-m-band (7 MHz), de 31-m-band (9 MHz) en de 25-m-band (11 MHz). Slechts de minder

Technische gegevens: modulatie soort: ontvangstbereik: gevoeligheid: max. ingangssignaal: opgenomen stroom: uitgangsspanning:

AM ca. 3,5. . .12 MHz > 1 \N (bij 10 dB signaal/ ruis-verhouding) £ 30 mV (bij max. HFversterking) < 25 mA (zonder LF-versterker) ca. 300 mVtt

druk bevolkte, zeer korte banden (19, 16, 13 en 11 m) vallen buiten het bereik. De gevoeligheid van de ontvanger is heel behoorlijk: bij een signaal/ruis-verhouding van 10 dB (dan komt het zendersignaal nog nèt boven de ruis uit) ligt de grens op C3. 1 ^V. Oversturing treedt pas op bij ingangssignalen van 30 mV en hoger; doordat er een mogelijkheid is gekreëerd om de ingangsversterking terug te regelen, kan de ontvanger in de praktijk nog veel grotere signalen hanteren. Het stroomverbruik blijft met 25 mA aan de bescheiden kant, terwijl de uitgangsspanning voldoende hoog is (300 mV) om elke kleine eindversterker uit te sturen. De totale bouwkosten schatten we, exklusief de mechanische onderdelen als de kast e.d., op zo'n f 120, — . Niet direkt goedkoop, maar voor een ontvanger als deze toch een heel schappelijk prijsje!

Drie afleveringen Wij zijn er eigenlijk geen voorstanders van om een bouwbeschrijving uit te rek-

ken tot een soort "Dallasachtige" vervolgserle. Toch is de schakeling ditmaal te groot en te gekompliceerd om alles in één enkel artikel te proppen. In totaal bestaat de ontvanger uit drie printen, plus nog een print voor de LF-versterker en een voor de voeding. Het beste leek ons daarom om het geheel op te splitsen in drie afzonderlijke artikelen. In dit eerste deel beperken we ons tot wat theorie, het blokschema, en de bouwbeschrijving van één print. In december en januari kornen dan de volgende printen en de mechanische kant van de zaak aan de beurt.

Superheterodyne Deze ontvanger werkt volgens het superheterodyneprincipe. Meestal wordt zo'n ontvanger kortweg een "super" genoemd. Wat is een "super" ook a\ weer? Trouwe Elex-lezers zouden dat moeten weten, want in het meinummer van '84 hebben we daar bij het artikel "ontvangers" het een en ander over verteld. Voor degenen die dat artikel gemist hebben, hier een korte herhalingsoefening. Figuur la laat zien dat een afstemkring plus een detektor al een bruikbare ontvanger opleveren. De instelbare afstemkring filtert de gewenste zender uit het antennesignaal en de detektor demoduleert het signaal. Zowel kwa selektiviteit (vermogen om de afzonderlijke zenders van elkaar te scheiden) als kwa gevoeligheid stelt de ontvanger van figuur la niet bijster veel voor. De gevoeligheid kan worden verbeterd door het toevoegen van een HFversterkertrap, die het ingangssignaal versterkt alvorens het wordt gedemoduleerd. Brengen we daarbij, zoals gestippeld aangegeven in figuuur Ib, tevens een meekoppeling aan, dan worden zowel gevoeligheid als selektiviteit

nog verder verbeterd. Daar hebben we het eerder over gehad in het artikel "HFterugkoppeling" van september '84. De opzet van figuur 1b is toegepast voor de eerder genoemde "Atlantis"-ontvanger, die in datzelfde septembernummer werd beschreven. Stellen we nog hogere eisen aan de selektiviteit, dan redden we het niet meer met één afstemkring. Dan komen we terecht bij een tweekringer (figuur 1c), welke we ook nog kunnen uitbreiden tot drie-, vjer- of vijfkringer. Een probleem van die meerkringers is echter dat alle afstemkringen synchroon op de ontvangstfrekwentie moeten worden afgestemd — iets dat een zeer nauwkeurige konstruktie en afregeling vereist en dat bij meer dan vier kringen eigenlijk nauwelijks meer te doen is. De super heeft dat nadeel niet. Kwa gevoeligheid en selektiviteit kan een dergelijke ontvanger superieur zijn aan — pakweg — een vijfkringer, terwijl de afstemming gebeurt met één of hooguit twee variabele afstemkringen. Hoe kan dat? Figuur l d illustreert de truuk. Het ingangssignaal wordt samen met een oscillatorsignaal in een mixer (mengtrap) gestopt, alwaar de twee signalen met elkaar worden vermenigvuldigd. Van de uitgang van de mixer wordt de verschilfrekwentie tussen beide signalen afgenomen. We kunnen nu afstemmen door de oscillatorfrekwentie te variëren, terwijl het verschilsignaal (het middenfrekwent (MF)-signaal) toch steeds dezelfde frekwentie houdt. Dat MF-signaal kunnen we nu ter verbetering van de selektiviteit door zoveel LCkringen voeren als we willen, want die filterkringen hoeven niet per zender te worden bijgestemd, maar kunnen gewoon op dezelfde vaste frekwentie (hier: 455 kHz) ingesteld blijven.

^

r

r

2

i_.

455 kHz

M

5,455 . . . 10,455 MHz

^1

Figuur 1. Verschillende ontvangerprincipes: a, b en c tonen varianten van "rechtuit-ontvangers", terw i j l in d een typisch voorbeeld is geschetst van een superheterodyne-ontvanger. De eerder in Elex gepubliceerde " A t l a n t l s " was in wezen opgezet volgens blokschemaatje b.

Ir il

pacemaker Het zag er niet best uit voor de 43-jarige ingenieur Arne Larsson: ondanks intensieve behandeling bleven zijn ernstige hartritmestoringen aanhouden. Toendertijd, in 1958, was dat iets dat meestal fataal afliep. Dat Arne Larsson nu, in 1985, nog steeds aktief is, heeft hij te danken aan een kleine elektronische schakeling. Een soort multtvibrator, samen met een batterij ingegoten in kunsthars, werd in zijn borstkas ingeplant: de eerste pacemaker. In 1958 was dat nog een riskante

operatie: de techniek was primitief, de batterijen waren onbetrouwbaar, en men wist nog niet goed, hoe schakeling en kabels zouden reageren op een langdurig verblijf binnenin het menselijk lichaam. Dat werd trouwens al snel duidelijk: na 2,5 uur was het apparaat "uitgeteld". Een van de kabels moest worden vervangen. Tegenwoordig werken pacemakers vier tot acht jaar lang storingsvrij. Dat komt niet alleen door de betrouwbare lithiumbatterijen, die een zeer lange levensduur

hebben, maar ook door de geavanceerde elektronica. Moderne pacemakers bevatten een kleine computer, die zonder operatieve ingreep van buiten af geprogrammeerd en hergeprogrammeerd kan worden, zodat het apparaat precies kan worden aangepast aan de door de jaren heen wisselende behoeften van de patiënt.

Wat doet een pacemaker? Het menselijk hart heeft een

ingebouwde oscillator, die onder normale omstandigheden per minuut 60 tot 90 elektrische impulsen levert. Tijdens het slapen minder, bij hoge belasting meer. Die oscillator heet "sinusknoop" en bevindt zich aan de rechterboezem van het hart (figuur 1). Bij iedere impuls trekken de spieren in de linker- en rechterboezem zich samen en pompen het bloed naar de beide hartkamers. De impulsen van de sinusknoop komen vervolgens terecht op de AV-knoop. Via een vertakt geleidingssysteem planten ze zich dan voort naar de spieren van de hartkamers, die zich ook samentrekken: het hart klopt. Dit hele prikkelsysteem is meervoudig beveiligd. De

tongslag-

sinus.knoop

linker boezem

rechter boezem

hartsiiier

onderste holle ader

hartklep

pnkkelgeteioirigssyai van de hartspier

Figuur 1. Het menselijk hart. ledere helft van het hart bestaat uit een boezem en een kamer. Vanuit de boezem w o r d t het bloed de kamer in gestuwd. Daar vindt de eigenlijke p o m p w e r k i n g plaats. De rechter helft (op de tekening links, omdat het een vooraanzicht is) pompt het "verbruikt e " bloed, dat via de aderen onder geringe druk naar het hart terugkeert, naar de longen. De linker helft pompt zuurstofrijk bloed de aorta in. De sinusknoop op de rechter boezem regelt het hartritme. Via de AV-knoop komen die impulsen in de beide kamers terecht. Deze tekening is een doorsnede; niet alle bloedvaten en kleppen zijn aangegeven. De kabel van een pacemaker w o r d t door de bovenste holle ader en de rechter boezem in de rechter hartkamer geschoven. Vrij snel vormt zich weefsel om het uiteinde van de kabel.

funktie van de sinusknooph bijvoorbeeld kan worden overgenomen door een ander gedeelte van de boezemwand of door de AVknoop. Als de AV-knoop uitvalt (een zogenaamd AVblok) dan stuurt de hartspier zichzelf. Wel werken al deze reservesystemen met een duidelijk verminderde hartslagfrekwentie: bij een AV-blok bedraagt deze nog slechts 30 tot 40 slagen per minuut. Omdat de impulsen die de hartspier laten werken van elektrische aard zijn, ku-nnen ze ook kunstmatig worden opgewerkt. De pacemaker, een elektronische oscillator, neemt de funkties van de sinus- en de atrioventriculaire knoop over. De impulsen worden via een dunne en zeer flexibele kabel naar de

rechterkamer geleid. Ze veroorzaken een prikkel, die zich verdeelt en de gehele hartspier aktiveert. De eerste generatie pacemakers produceerden onder alle omstandigheden 70 impulsen per minuut ("fixed rate") bij een spanning van ca. 5 volt (negatief) en een impulsduur van 0,5 ms. Moderne exemplaren komen alleen in aktie, als de natuurlijke sturing uitvalt. De vakterm daarvoor is "demand mode" (in-bedrijfstelling op verzoek). Daarvoor kontroleert de ingebouwde elektronica de natuurlijke impulsen. Zijn die er niet of hebben die een frekwentie van minder dan 70 per minuut, dan springt de oscillator bij. De kabel werkt dus in twee richtingen: als opnemer van de

natuurlijke impulsen en als geleider van de kunstmatige. In tegenstelling tot de hierboven besproken kamergestuurde pacemaker past het boezemgestuurde apparaat zich aan bij de natuurlijke frekwentie, die kan variëren van 50 tot 150 slagen per'minuut. Deze pacemaker kan worden gebruikt als de sinusknoop van het hart nog werkt en dus alleen het geleidingssysteem defekt is. De schakeling ontvangt de impulsen van de sinusknoop via een tweede kabel, die in de rediterboezem wordt aangebracht. Je zou kunnen zeggen, dat dit apparaat een soort versterker is van de natuurlijke impulsen. Als die uitvallen, produceert de pacemaker weer een fixed-ratefrekwentie.

Figuur 2. Een ECG is de registratie van de elektrische signalen, die van het hart afkomstig zijn. Een cyklus begint met de P-golf bij het samentrekken van de boezems. De kleine, negatieve Qimpuls leidt het heftig samentrekken (R) van de hartspier in. De T-golf tenslotte is het teken, dat het hart zich gereed maakt voor de volgende cyklus. Pacemakers w e k k e n kunstmatig Q-impulsen op. Figuur 3. Een tweekamerpacemaker op werkelijke grootte. Funktiewaarden zoals polsfrekwentie, gevoeligheid van de meetversterker, impulssterkte en werkwijze kunnen van buiten af worden geprogrammeerd. Ruim de helft van de binnenruimte w o r d t ingenomen door de batterij. In de andere helft bevinden zich vier IC's en de niet-integreerbare komponenten: een paar weerstanden en kondensatoren, een kwartskristal, het spoeltje en het reed-kontakt. De prijs is niet mis: om en nabij de f 10.000,-.

De laatste tijd worden er ook dubbelwerkende pacemakers gebruikt: die stimuleren zowel de spieren van de boezem als die van de kamer. Elektronica en programmering van deze apparaten zijn veel ingewikkelder, en door de dubbele belasting is het stroomverbruik ook hoger.

Implantatie De beide helften van het hart werken synchroon; er hoeft dus maar één helft gestuurd te worden. Daarvoor wordt uitsluitend de rechterkant gekozen, omdat het bloed daar onder een geringere druk staat. De chirurg opent de halsader in de buurt van het rechter sleutelbeen en schuift de kabel(s) door de ader het hart in. Op het röntgenscherm kan het hele proces worden gekontroleerd. Deze methode van implanteren levert veel minder risiko op dan een operatie aan het hart. Na het leggen van de kabels wordt de ader dichtgenaaid en de pacemaker ingebracht. Het weefsel van de hartspier groeit snel om het uiteinde van de kabel

heen, wat zorgt voor een goed kontakt. De behuizing van de pacemaker en de kabels zijn gemaakt van materialen, die door het lichaam niet worden afgestoten: titanium en polyuretaan. Aan de flexibiliteit van de kabels worden zeer hoge eisen gesteld: per dag moeten ze ongeveer 100.000 bewegingen van de hartspier meemaken.

Techniek De twee-transistor-oscillator uit 1958 is inmiddels uitgegroeid tot'een miniatuurcomputer met een telemetrie-verbinding, een soort interface dus. Via deze verbinding kan de computer worden geprogrammeerd, maar tevens kunnen allerlei gegevens vanuit het lichaam naar buiten worden doorgegeven. Daarvoor is een speciaal programmeerapparaat nodig, dat zo dicht mogelijk bij de pacemaker op het lichaam wordt geplaatst. In de pacemaker zit een reedkontakt, dat ingeschakeld wordt door een magneet in het programmeerapparaat. Het telemetriegedeelte is dan geaktiveerd. Als het

reed-kontakt door een. gewone permanente magneet dicht wordt gehouden, geeft de pacemaker een serie speciale impulsen af, die op een elektrocardiogram duidelijk te herkennen zijn. Zo kunnen ook zonder programmeerapparaat de belangrijkste gegevens, waaronder de batterijspanning, regelmatig worden gekontroleerd. Het blokschema van een moderne pacemaker ziet er behoorlijk indrukwekkend uit (figuur 5). Daarom hebben wij het bouwontwerp op elex-print voor deze ene keer maar weggelaten. Alle funkties spelen zich af in vier minuskule chips. Sommige blokken treffen we tweemaal in het schema aan. Het gaat hier namelijk om een dubbele pacemaker, die zowel de kamer ("ventricle") als de boezem ("atrium") kan stimuleren. De "case"-aansluiting ligt aan de behuizing. De kabelaansluitingen zijn verbonden met de impuls-uitgangen van de schakeling ("outputcircuit"), maar ook met de uiterst gevoelige ingangsversterkers en filters ("input

filter/amplifier") die de natuurlijke hartimpulsen opnemen. Die filterschakelingen zijn nodig om allerlei storingen weg te werken. Het telemetriegedeelte ("programme signal rec./demod.") wordt met het reed-kontakt ("reedswitch") ingeschakeld en zendt of ontvangt elektromagnetische impulsen via een spoel ("programme signal pickup coil"). Twee kontroleschakelingen ("battery-monitor") houden de konditie van de batterij ("power-source") in de gaten. Ruim voordat de batterij het gaat begeven (20 tot 25% van de kapaciteit is dan nog aanwezig), wordt de frekwentie van de pacemaker iets lager. Bij het halfjaarlijks onderzoek dat iedere pacemaker-patiënt moet ondergaan, valt dat meteen op. Tenslotte zorgt de "VCO"-schakeling ervoor, dat bij afnemende batterijspanning de impulsen hun energienivo behouden: ze worden gewoon iets langer.

De toekomst Na vier tot acht jaar heeft

Figuur 4. Twee kabels voeren de impulsen van de pacemaker naar de boezem en de kamer. De aanhechting van de kabel is in de kamer steviger dan in de boezem; daarom is die laatste kabel aan het eind voorzien van een bocht. Figuur 5. Het blokschema van een dubbele pacemaker.

Power Sou ree

/

Reed Programme C Signal Pickup C Coil \

Switch

Programme Signal Rec/Demod.

i

^

Crystal Oscillator

k

Battery Monitor 1 Btanking c o n t r o l 1

Timing circuitry

r

BEanking Switch

Input filter/ Amptifier

Reversion circuit

-•

Detector/ Output

+

Sensitivity control

Ventricle

Output circuit/ Rate l i m i t

k ECG ampl.

Case

* Atrium

Modulator

Logic controf and reset

Detector/ Output

Unear control

A

Output circuit/ Rate l i m i t

Input filter/ Amptifier

'

Revers ion circuit

1

Sensitivity c o n t r o l

Battery Monitor 2

een pacemaker-patiënt een nieuw apparaat nodig. Als de l
stereo via de FM Toen men begon met de ontwikkeling van het systeem voor stereooverdracht via de radio, moest (naast vele andere problemen) ook het vraagstuk van de kompatibiliteit worden opgelost: hoe kan de overdracht van de beide kanalen zodanig worden aangepakt dat iemand met een mono-ontvanger niet alleen het linker- of het rechterkanaal ontvangt, maar het hele geluidsbeeld te horen krijgt? In de rubriek "hoe zit dat?" (elders in dit nummer) werd al uitgelegd hoe men uit de twee signalen voor links en rechts en somsignaal (R -i- L) en een verschilsignaal (R — L) afleidt. Door het som- en het verschilsignaal bij elkaar op te tellen en van elkaar af te trekken, kunnen in de ontvanger de oorspronkelijke signalen voor links en rechts weer gerekonstrueerd worden: (R -h L) + (R - L) = 2R (R -H L) - (R - L) = 2L Het somsignaal, dat alle 'informatie bevat die voor een volwaardige monoweergave nodig is, wordt zonder verdere bewerkingen met behulp van FMmodulatie uitgezonden; zelfs de eenvoudigste FM-monoontvanger kan dit signaal weergeven. Het verschilsignaal, dat toch al niet hoorbaar hoeft te zijn (en zelfs niet hoorbaar mag zijn), kan prima in het gebied boven het audio-spektrum worden ondergebracht. Het verschilsignaal wordt toegevoegd aan een (laagfrekwente) hulpdraaggolf van 38 kHz. Men doet dit met behulp van amplitudemodulatie; dat houdt in: de amplitude van de 38-kHzwisselspanning wordt vergroot of verkleind in het ritme van de verschilinformatie. Figuur 1 toont hoe die amplitude-gemoduleerde

tijd

"" N

2 It

U^

85767X-1

hulpdraaggolf

o. E

onderzijband

23.000 /

bovenzijband

\

53.000

frekwentie (Hz)

/ 38.000 \ 37.775 38.025

Figuur 2. Als de amplitude van de draaggolf gemoduleerd w o r d t met het signaal dat de informatie bevat, ontstaan som- en verschilfrekwenties. Als de informatie uit een enke Ie sinustoon bestaat, ontstaan naast de draaggolf twee signalen, waarvan het ene een hogere frekwentie heeft dan de draaggolf en het andere een lagere. Omdat muziek- en spraaksignalen bestaan uit een ingewikkelde verzameling van allerlei frekwenties, veroorzaken ze aan weerszijden van de draaggolf een frekwentieband. Figuur 3. Zo ziet het volledige signaal er uit waarmee een zender voor stereo gemoduleerd w o r d t . In plaats van de 38-kHz-hulpdraaggolf w o r d t een piloottoon van 19 kHz uitgezonden. De piloottoon bevindt zich dus precies in de ruimte die overblijft tussen het somsignaal en het gemoduleerde verschilsignaal. Om het getekende signaal uit te zenden moet men het (met behulp van frekwentiemodulatie) toevoegen aan een hoogfrekwente draaggolf waarvan de frekwentie binnen de FM-omroepband valt. Figuur 4. Het blokschema van een keten voor de overdracht van stereo-uitzendingen volgens het multiplex-systeem.

ft a E

Figuur 1. Amplitudemodulatie. De topwaarden van de draaggolf beschrijven de golfvorm van het over te dragen signaal. Bij radiouitzendingen in stereo w o r d t gebruik gemaakt van een 38-kHz-hulpdraaggolf. Deze draagt een signaal over dat bestaat uit het verschil tussen de beide kanalen: (R — L).

piloottoon

frekwentis

draaggolf er uit ziet: als we langs de topjes van de gemoduleerde draaggolf een stippellijn trekken, komt de vorm daarvan overeen met de golfvorm van het verschilsignaal. Door de draaggolf te moduleren voegen

we aan de draaggolf informatie toe; waar die informatie blijft, is grafisch voorgesteld in figuur 2. In het midden zien we de 38-kHz-draaggolf, deze wordt geflankeerd door twee zogeheten "zijbanden". De

zijbanden ontstaan door het moduleren. Moduleren we de draaggolf bijvoorbeeld met een toon van 1000 Hz (dus 1 kHz), dan ontstaan er twee zijbandsignalen: het onderzijbandsignaal is 38 - 1 = 37 kHz en het

demodulator (FM)

19'kHz-banddoorlaatfilter

15-kHz-laasdoorlaatfitter

demodulator (AMt

- ^

notchfilter voor 38 kHz

23-kHz-hoogdoorlaatfilter

modulator (FM)

naar de versterker

2L

naar de zeitder

bovenzijbandsignaal is 38 + 1 = 39 kHz. Omdat we niet slechts een enl<ele toon uitzenden, maar het volledige audio-spektrum (25 Hz.. .15000 Hz), ontstaat aan elke zijde van de draaggolf een hele verzameling frekwenties; het totaal hiervan noemt men een "zijband". Nu we dit weten kunnen we gemakkelijk uitrekenen hoe breed de zijbanden zullen zijn: de bovenzijband begint bij 38000 + 25 = 38025 Hz en loopt door tot 38000 + 15000 = 53000 Hz. De onderzijband is precies even groot en zal dus het bereik van 23000. . ..37975 Hz beslaan. In figuur 2 zien we tussen de zijbanden de 38-kHzdraaggolf. Het zal echter

duidelijk zijn dat deze draaggolf (ondanks zijn forse amplitude) zelf geen informatie bevat, want die zit in de zijbanden. We zouden de draaggolf dus kunnen weglaten zonder dat er informatie verloren gaat; bovendien zouden we hierdoor bereiken dat de zender minder energie vergt. Daarom wordt de draaggolf onderdrukt en dus niet uitgezonden. Deze ingreep blijft echter niet zonder gevolgen, want als de draaggolf ontbreekt zal de ontvanger het verschilsignaal niet kunnen demoduleren. Figuur 3 geeft aan hoe dit probleem wordt opgelost. We zien daar het hele pakket frekwenties dat wordt uitgezonden; het bestaat uit de drie bandjes die de infor-

matie bevatten, plus de zogeheten "piloottoon". De piloottoon wordt uitgezonden als plaatsvervanger van de 38-kHz-draaggolf, maar omdat hij een veel geringere sterkte heeft dan deze draaggolf wordt toch flink wat energie bespaard. De piloottoon heeft echter de halve frekwentie van de draaggolf (19 kHz), zodat hij in de ontvanger eerst moet worden vermenigvuldigd ( x 2 ) . Door deze kunstgreep ontstaat uit de piloottoon een nieuwe 38-kHz-draaggolf, deze wordt vervolgens gemoduleerd met het verschilsignaal. Omdat ook hierbij weer het effekt van de som- en de verschilfrekwenties optreedt, ontstaan er meerdere frekwentiebanden: -15000. . . - 2 5 Hz,

2 5 . . .15000 Hz, 61000.. . 7 5 9 7 5 Hz, 76025.. . .91000 Hz. De twee hoogste frekwentiebanden en de "negatieve" band (die toch al overtollige informatie bevatte) kunnen gemist worden; daarom is de ontvanger uitgerust met filters die er voor zorgen dat alleen de band van het oorspronkelijke signaal (25 Hz. . . .15000 Hz) behouden blijft. Het optellen en aftrekken kan nu beginnen.

Mensen die denken dat computers of kommunikatiesatellieten de belangrijkste uitvindingen van de twintigste eeuw zijn, moeten maar eens proberen zicli voor te stellen hoe het leven zou zijn zonder flipperkasten. Het flipperen is vrijwel de enige sport waaraan miljoenen nog puur spelplezier beleven. De hoogste beloning immers is geen geld, maar de kans om nog wat verder te spelen. Voor agressie is geen plaats; handigheid en reaktievermogen bepalen de uitslag. Een klein nadeel vormen de nogal forse investeringen, die nodig zijn als je deze mooie sport echt intensief wilt beoefenen. Wij van Elex wilden daar iets aan doen. De door ons ontworpen flipperkast werkt puur elektronisch. Daardoor worden de bouwkosten gereduceerd tot en belachelijk laag bedrag, dat bovendien slechts eenmalig opgebracht hoeft te worden; daarna is (op de stroomkosten na) alles gratis. Eerlijkheidshalve moeten we eraan toevoegen dat je van een simpele schakeling met drie doodgewone IC's geen wonderen kunt verwachten. Een schakeling die een werkelijk perfekte simulatie van een flipperkast levert, zou net zo duur worden als een eenvoudige home-computer, kompleet met flipperprogramma. Daar beginnen we dus niet aan.

De spelregels... zijn heel eenvoudig. Zoals in het schema (figuur 1) te zien is, zitten er drie druktoetsen op onze flipperkast. SI simuleert het inschieten van een kogel; dat is de start van het spel. Met de twee andere schakelaars moet de speler proberen de kogel terug te schieten, als die zich in een bepaalde positie bevindt. Daarvoor moeten we even naar figuur 2 kijken. De tien LED's markeren

bepaald moment oplicht, hangt af van de hoogte van de ingangsspanning. De rest van de schakeling moet ervoor zorgen dat Cl opnieuw geladen wordt als op het juiste moment S2 of S3 wordt ingedrukt. Als D7 brandt, gaat Tl geleiden, waardoor pen 13 van NI " h o o g " wordt. De andere ingang van NI wordt " h o o g " als S2 wordt ingedrukt. Alleen als beide gebeurtenissen gelijktijdig plaats vinden, wordt de uitgang van NI "laag". Datzelfde geldt natuurlijk voor D10, N3 en S3. D11 en D12 vormen samen een OR-poort, die de uit N5 en N6 bestaande monoflop stuurt. De uitgang daarvan wordt " l a a g " a/s de uitgang van NI of N3 "laag" is. T3, een PNP-transistor, gaat dan geleiden, zodat via D15 de kondensator weer wordt geladen: het spel begint opnieuw.

flipperkast de weg die de rollende kogel aflegt, doordat ze in pijlrichting na elkaar oplichten. Precies op het moment dat D7 gaat branden, moet er op S2 worden gedrukt. Het spel begint dat vanzelf opnieuw. Hetzelfde geldt voor D10 en S3. Als de "kogel" D10 gepasseerd is of als de speler op het verkeerde moment op S2 of S3 drukt, is het spel afgelopen. Alle LED's gaan dan uit en voor een nieuw spel moet weer op SI worden gedrukt. Winnaar is degene die het apparaat het langst aan de praat kan houden na een druk op de startknop. Met PI kan de "hellingshoek" van onze flipperkast (de snelheid van de kogel) wor-

den ingesteld. Zowel absolute beginners als geroutineerde kampioenen kunnen dus aan hun trekken komen.

Het schema Er zijn diverse manieren om een aantal LED's achtereenvolgens te laten oplichten. We doen het deze keer eens analoog (figuur 1). Bij de start wordt via SI kondensator Cl bliksemsnel opgeladen. Daarna ontlaadt die zich langzaam via R19 en PI, waardoor de spanning aan pen 5 van IC1 geleidelijk afneemt. ICl is een "driver"-IC voor een LEDindikatie. Welke LED op een

Bij een echte flipperkast mogen de "flippers" ook worden gebruikt, als de kogel helemaal niet in de buurt is. Nerveuze figuren doen dat ook vaak. In onze schakeling mag het niet; om te winnen zou je dan alleen maar S2 en S3 konstant ingedrukt moeten houden. Op die manier zou de lol er gauw af zijn. We moeten er dus voor zorgen dat het spel beëindigd wordt als S2 of S3 te vroeg of te laat wordt ingedrukt. De NANDpoorten N2 en N4 zorgen daarvoor. Pen 8 van N2 is " h o o g " als D7 niet brandt. Wordt op dat moment S2 ingedrukt, dan is de andere ingang ook " h o o g " , zodat de uitgang "laag" wordt. Hetzelfde geldt weer voor N4 en S3. Ook hier treffen we aan de uitgang weer een OR-poort aan (D13, D14 en R17). De uitgang van die OR-poort is verbonden met de RESET-ingang van een flipflop, die opgebouwd is uit de resterende poorten, N7 en N8. Een "laag" nivo op de RESET-ingang laat de flip-

5V

1N4148I

^^

-ÖËJS2 y ^ ^

NI . . . N 4 = 102 = 4093(4011) N5 . . . N8 = IC3 = 4093 (4011)

o-f^

^ 1N4148^ 1N4148 "13

1N4148 D14 r 1N4148'^ •

N4

• ""

4

557B

Figuur 1. Een nogal ingewikkelde schakeling voor zo'n klein spelletje. Natuurlijk kan het op een computer allemaal mooier en beter, alleen valt er dan niets meer te solderen, en daar is het ons tenslotte o m begonnen. Bovendien kan deze flipperkast zo klein gemaakt worden, dat hij in een binnenzak past; probeer dat maar eens met een computer. Figuur 2. Zo zouden de LED's en de schakelaars kunnen worden opgesteld. De LED's die links- en r e c h t s o n d e r zitt e n , kunnen met S2 en S3 worden "teruggeschoten". De kogel w o r d gelanceerd door even op SI te drukken.

Dl

@

@ @

@ START

>c?

flop omklappen. T5 geleidt dan niet meer, zodat IC1 geen voedingsspanning meer krijgt: het spel is afgelopen. Door de starter SI wordt vla R1, C4 en T4 de fllpflop opnieuw geset. De schakeling gebruikt weinig stroom, zodat batterijvoeding mogelijk is (6 of 9 volt). Voor de behuizing kan een eenvoudig kastje worden gebruikt, waarop de LED's en de schakelaars worden opgesteld zoals in figuur 2. Wie wat meer fantasie heeft of vaak met flipperkasten in aanraking komt, kan natuurlijk iets veel mooiers bedenken (figuur 3). Ook de elektronica is best voor uitbreidingen vatbaar. Een puntenteller die vastlegt hoe vaak de speler er in is geslaagd de kogel terug te sturen, kan veel onenigheid voorkomen. Of wat dacht u van een toevalsgenerator, die af en toe Cl wat bijlaadt, zodat de kogel weer een sprongetje naar boven maakt, net als bij een echte flipperkast? Figuur 3. Een professionele manier om de schakeling te verpakken. Een tocht langs diverse etablissementen waar echte flipperkasten staan, levert misschien nog betere ideeën op. Figuur 4. Voor deze schakeling is een grote Elex-print nodig (80 X 100 mm).

Onderdeienlijst R1,R10,Rn,R20 = 100 kQ R2,R8,R9 = 1 kQ R3 = 8,2 kQ R4,R5 = 2,2 kQ R6,R7,R13,R14,R16,R17,R18, R19 = 10 kQ R12 = 4,7 MQ R15 = 220 Q PI = instelpotmeter 1 MQ Cl = 4,7 f.
tester voor CB-kristallen i (^

II 15P

)

"""'ca^ SS

M-rS-C)

4

A/1 AA

119

^^^r-BC

",1N4148 D5 n.s

550C

,1N4148

if"-' C4 IC2MH2 ~

' k T 1 T' I In de rommeldoos liggen meestal wel wat oude kristallen op hergebruik te wachten. Maar als het dan eindelijk zover is, weten we vaak niet of het kristal nog in bruikbare konditie is. De Elex-kristaltester maakt aan deze onzekerheid voorgoed een einde. Verder kunnen natuurlijk ook nieuw gekochte kristallen met de tester gekontroleerd worden. Bij het ontwikkelen van dit apparaat hebben we in de eerste plaats gedacht aan de CB-liefhebbers; zij hebben vaker met kristallen te maken dan de meeste andere elektronica-hobbyisten. Het te testen kristal wordt opgenomen in een oscillator schakeling. Een indikatieschakeling aan de uitgang van de oscillator geeft met behulp van twee LED's aan of het kristal nog werkt of niet. Simpel dus. De oscillator is opgebouwd rond Tl (zie figuur 1). Het te testen kristal is verbonden met de basis van deze transistor. Het uitgangssignaal van de oscillator wordt door Dl gelijkgericht en met behulp van C4 gebufferd. Hierdoor ontstaat over C4

een spanning waarmee de basis van T2 kan worden gestuurd. Als de oscillator voldoende signaal levert, zal deze spanning groot genoeg zijn om T2 in geleiding te brengen. De groene LED licht dan op, wat aangeeft dat het kristal in orde is. Als het kristal niet goed werkt zal het oscillatorsignaal onvoldoende zijn, zodat T2 gesperd blijft. In dat geval vloeit de stroom door de rode LED en de beide dioden D4 en D5. De LED's geven natuurlijk niet aan of het geteste kristal wel op de juiste frekwentie trilt; dat kan alleen worden vastgesteld met een frekwentiemeter (aangesloten over C3). Over de bouw kunnen we kort zijn. Het te testen kristal wordt natuurlijk in een testvoetje met klemkontakten geplaatst, want meerdere malen in- en uitsolderen is niet best voor het kristal en ook niet voor de schakeling. Verder moet bij het monteren van de HFtransistor Tl goed worden gelet op de aansluitvolgorde van de pootjes; deze is getekend in figuur 1.

Onderdelenlijst R1 = R2 = R3 = R4 = Cl = C2 = C3,C4

mmSÊSm

^-^

2,7 kQ 47 kQ 10 kQ 680 Q 22 nF 15 pF = 39 pF

LI = 2,2 ^,H Dl = AA 119 D2 = LED, groen D3 = LED, rood D4,D5 = 1N4148 T l = BF494 T2 = BC 550C SI = schakelaar, aan/uit 9-V-batterij met aansluitclip Klemvoetje voor CB-kristallen Elex-standaardprint formaat 1

Figuur 1. Het schema van de kristaltester bestaat uit een oscillator rond Tl en een goed/fout-indil
ö ^ t e ^ ^ ^ ^ ^ mm

ni^|-fRa-KO I

^

Er zijn veel situaties denkbaar waarin iemand dolgraag zeker zou willen weten, of zijn gesprekspartner hem al dan niet voor het lapje houdt. Jammer genoeg is dat niet mogelijk. Sommige mensen beginnen te blozen en te stotteren als ze niet de waarheid spreken, anderen liegen alsof het gedrukt staat. Ook de techniek helpt ons geen steek verder; waarheid en leugen zijn geen exakt meetbare begrippen. Toch bestaan er leugendetektors. Niet alleen in derderangs detektivefilms, maar ook in het werkelijke leven worden ze gebruikt. Het idee dat erachter zit is heel simpel: ook de meest door de wol geverfde leugenaar weet, dat hij iets doet wat eigenlijk niet hoort, en dat maakt hem toch een tikkeltje nerveus. Nervositeit resulteert in lichamelijke reakties. Sommige van die reakties, zoals blozen en knipperen met de ogen, kunnen worden onderdrukt; andere echter niet. Een "echte" leugendetektor werkt met een aantal opnemers die aan de proefpersoon worden bevestigd. Daarmee worden konstant bijvoorbeeld de bloeddruk, de hartslag, de ademhaling, de huidweerstand en de temperatuur van de huid in de gaten gehouden. Het apparaat produceert een pap/erstrook, waarop al deze gegevens overzichtelijk worden vastgelegd. Uit die gegevens kan worden opgemaakt, hoe nerveus het slachtoffer op bepaalde momenten tijdens de onder-

vraging was. Waarom hij al dan niet nerveus was, is natuurlijk nooit met zekerheid te achterhalen, en dat is maar goed ook. Waarmee we maar willen zeggen dat u de door ons ontwikkelde leugendetektor niet al te serieus moet nemen. Het apparaat meet alleen de huidweerstand. Die daalt aanmerkelijk als iemand, om welke reden dan ook, transpireert. Overigens is de schakeling niet alleen bruikbaar als leugendetektor; u kunt er ook een liefdesbarometer, een stressmeter of een examenvreesmeter van maken. Misschien kan het ontwerp zelfs zijn diensten bewijzen bij een vergelijkend warenonderzoek van antitranspiratiemiddeien.

De techniek Een gewone ohmmeter is voor ons doel niet geschikt. We willen namelijk niet de

absolute waarde meten van de huidweerstand, maar de weerstandsveranderingen gedurende een bepaalde tijd. De absolute waarde kan zeer sterk variëren; afhankelijk van de persoon en de meetplaats van een paar honderd ohm tot een paar honderd kilo-ohm per cm. Op de meest voor de hand liggende meetplaatsen, de rug van de hand en de onderarm, liggen die waarden tussen een paar duizend ohm en enkele tientallen kilo-ohms. Op deze uiteenlopende waarden moet de schakeling kunnen worden ingesteld. In figuur 1 zien we, dat een van de twee elektroden aan een hulpspanning ligt van — 9 volt. Via de huid en R2 komt die spanning terecht op de " 4 - " i n g a n g van IC1. Die ingang is extreem hoogohmig en neemt dus vrijwel geen stroom op. De over of door de huid lopende stroom moet dus ook via P2

en R1 vloeien. IC2 regelt zijn uitgangsspanning zodanig, dat op de R2/P2-elektrode steeds O volt staat ten opzichte van massa. Die regeling moet worden vertraagd, omdat anders de ingangsspanning niet meer zou kunnen variëren. Daarvoor zorgen R5 en de parallelschakeling van C2 en C3. De vertragingstijd is variabel: grote spanningsverschillen O 0,6 volt) worden door Dl en D2 snel weggewerkt. Voor kleinere spanningsverschillen kan het tot 30 sekonden duren, voordat de R2/P2-elektrode teruggeregeld is naar O volt. Zodra dus de huidweerstand verandert, zal de meter enige tijd uitslaan; daarna stelt hij zich weer in op de nieuwe waarde. R2 en Cl vormen een laagdoorlaatfilter, waardoor eventuele van het lichtnet afkomstige bromstoringen onschadelijk worden

9V

rn 9 V

0...9V

IC1IC2

-®

9V 9V

-O

gemaakt. M l moet een meetinstrument zijn met het nulpunt midden op de schaal. De schaalverdeling speelt geen rol. Instrumenten met een ander stroombereik kunnen met de hulpschakeling van figuur 2 gemakkelijk worden aangepast: draai aan de instelpotmeter, totdat de meter vol uitslaat. Meet vervolgens de weerstand van de instelpotmeter en zoek dan voor R3 een weerstand op, die dezelfde waarde heeft. De montage zal weinig problemen opleveren. Gebruik IC-voetjes en let er op, dat de IC's er in de goede richting worden ingezet. Let ook op de polariteit van de batterijspanning.

Afregelen en testen Voor de elektroden kan in principe elk geleidend materiaal worden gebruikt. Twee kwartjes met aangesoldeerde kabeltjes zijn prima. De elektroden moeten wel stevig op de huid worden bevestigd met bijvoorbeeld plakband of klitteband. Sluit op de uitgang van de schakeling een universeelmeter aan (bereik: 10 V gelijkspanning). Bevestig de elektroden op de huid en draai vervolgens langzaam aan P2, totdat de universeelmeter een waarde tussen 2 en 6 volt aanwijst. Het kan een paar sekonden duren tot

Figuur 1. De schakeling van de leugendetektor. Doordat er twee FET-opamps gebruikt zijn, is het stroomverbruik van de schakeling slechts ca. 10 mA.

de meteraanwijzing stabiel is. De detektor is dan afgeregeld op het desbetreffende huid-type. Een eerste test kan snel worden uitgevoerd: bij een lichte druk op de elektroden moet M l uitslaan. Met PI kan de gevoeligheid worden geregeld: meer weerstand levert een grotere gevoeligheid op. Als dat allemaal in orde is, kan het zoeken naar de waarheid beginnen.

Figuur 2. Met deze hulpschakeling kan de waarde van R3 worden vastgesteld, als de gegevens van de meter niet bekend zijn. Figuur 3. Zo wordt de schakeling gemonteerd. Let op de richting van de IC's, als ze in hun voetjes worden gezet.

Waarschuwing Voor deze schakeling mag uitsluitend batterijvoeding worden toegepast, omdat de elektroden van het apparaat rechtstreeks kontakt maken met de huid. Een klein defekt in een netvoeding zou het apparaat levensgevaarlijk maken. Ook als iemand liegt, hoeft hij nog niet onmiddellijk geëlektrokuteerd te worden! Omdat er met een dubbele voedingsspanning wordt gewerkt, moet er in de plusen in de minleiding een dubbelpolige aan/uit-schakelaar worden geplaatst. De massa-aansluiting hoeft niet te worden uitgeschakeld.

i3Onderdelenlijst Rl = 4,7 k n R2 = 1 MQ R3 = 3,3 kQ (zie tekst) R4 = 10 kQ R5 = 10 MQ PI = instelpotmeter 10 kQ P2 = instelpotmeter 47 kQ Cl = 100 nF C2,C3 = 470 n F D1,D2 = 1N4148 IC1,IC2 = LF355, LF356, TL081, TL071 of TL061 M l = draaispoeiinstrument ca. 100 IAA (zie tekst) Diversen: 1 Elex-print, formaat 1 2 batterijen 9 V met aansluitclips (geen netvoeding!) 1 dubbelpolige aan/uitschakelaar Geschatte bouwkosten zonder behuizing: ca. f 30,—

Bij het lezen van deze titel zullen de ornithologen (vogelkenners) onder ons ongetwijfeld meewarig hun hoofden schudden: "een zandkanarie — hoe kómen ze d'r op. . .". Wel, zo: deze schakeling die het gekwetter en gesjilp van een kanarie op realistische wijze nabootst, is rond een IC opgebouwd. De chip die in dat IC zit bestaat uit silicium. En de basisgrondstof van silicium is. . .precies, zand! Ver gezocht? 't Is maar hoe je 't ziet. . . Nu is het imiteren van vogelgeluiden langs mechanische of elektronische weg natuurlijk niets nieuws. Denk maar bijvoorbeeld aan een koekoeksklok. Onze elektronische kanarie is in vergelijking met die kunstig tot één geheel samengevoegde verzameling van tandwieltjes, miniatuurblaasbalgen en -pijpjes bijna simpel te noemen (even afgezien dan van het inwendige van het IC). Maar dat neemt niet weg dat de

zandkanarie zandkanarie op velerlei manieren kan worden ingezet: als deurbel, indikator, telefoonzoemer, fietssirene en natuurlijk overal waar men van het lieflijk gekwinkeleer van een zangvogel wil genieten, zonder dat men daarvoor een levend wezen in een kooitje hoeft op te sluiten. En dat is natuurlijk ook veel waard. . .

De schakeling Als "kwetter"- en "sjilp"producent hebben we een — in Elex al vaker besproken — IC van het type 4093 gebruikt. Zo'n 4093 bevat 4 NAND-schmitt-triggers, waarmee heel eenvoudig de meest verschillende oscillatoren kunnen worden

gekreëerd. In onze schakeling (figuur 1) gebruiken we echter alleen maar de poorten N2, N3 en N4 als zodanig. Het overgebleven poortje NI vormt samen met R1, PI en Cl een astabiele multivibrator. Enige taak van deze monof/op is het voor een met PI instelbare tijd "wakker schudden" van de kanarie. In detail wordt het vogeltje als volgt uit zijn sluimeringen gehaald: zodra SI ingedrukt wordt, klapt de uitgang van NI om naar logisch één (pen 10). Is de met PI ingestelde tijd verstreken, dan wordt deze uitgang weer laag ("O"). Zolang de uitgang van dit poortje " 1 " is, oscilleert de met N2 opgebouwde blokgolfoscillator; de frekwentie van

deze poort ligt tussen de 1 en 4 Hz. Ook poortje N3 is een blokgolf-oscillator, maar heeft door diode Dl een asymmetrische puls/pauzeverhouding. Zoals u in het schema kunt zien, is de uitgang van deze oscillator niet zoals gebruikelijk met de ingang van de volgende oscillator verbonden, maar met een kondensator (C3). Deze wordt door het bloksignaal langzaam geladen en snel weer ontladen, waardoor er op punt C een zaagtandvormig signaal ontstaat. Wat het nut van dit alles is? Wel, N4 vormt samen met de omliggende komponenten een eenvoudige spanningsgestuurde oscillator. Met andere woorden, de frekwentie is afhankelijk van

de spanning op de "stuuringang": hoe hoger die spanning, hoe hoger de frekwentie. Door deze, zoals dat in vakkringen heet, gemoduleerde frekwentie, produceert de aangesloten piëzo-zoemer een toon die laag begint, steeds hoger wordt en plotseling weer naar laag springt; "tweettweet", zogezegd... Maar omdat een kanarie uiteraard veel meer kan dan alleen maar tweet-tweet-geluiden produceren, wordt N4 intermitterend door N3 gemoduleerd (N3 kan immers alleen oscilleren wanneer de uitgang van N2 logisch één is). Door die onderbrekingen in de modulatie, ontstaat er een geluid dat verrassend veel lijkt op een zangsolo van een kanarie. Hoe die zangsolo echter precies zal gaan klinken, hangt af van hoe de vier potmeters zijn ingesteld. U heeft het dus helemaal zelf in de hand of het geluid van de kanarie meer op dat van een verkouden kraai lijkt, dan dat van een zangvogel. . . Om u een eindje op weg te helpen: met potmeter P4 — waarmee de frekwentie van de spanningsgestuurde oscillator wordt vastgelegd — kan het totale toonbereik van het beestje naar boven of naar onder verschoven worden. Ook levert het een heel aardig effekt op wanneer P2 en P3 zo worden ingesteld, dat de frekwenties van de twee oscillatoren nagenoeg gelijk zijn. Het zaagtandsignaal wordt daardoor namelijk wat onregelmatig, wat in een nog realistischer gekwetter resulteert. Omdat ook pen 1 van N4 met de uitgang van de monoflop is verbonden, kan deze niet oscilleren wanneer de uitgang van NI weer " O " is geworden. Zolang het nivo op deze aansluiting "O" is, maakt het dus niets uit dat N3 kontinu oscilleei-t. Weerstand R1 tenslotte, kan óf met de voedingsspanning, óf met pen 10 van het

^:3^<>:0^+)9v

1^ IC1 = N1 . . . N 4 = 4093 D2 . . . D4 = IN4148

C5 10 M 10 V

;0

-GO-HIN4148 \n

S1

r

(^ '

Ê>'

R3esk

R6 llOM

^

^ 1 BC547C BC549C[gpB272o

-0-®

u

© »!

u

© -

_

'

=r^

© WW\AAAAMfi/

© ©

Figuur 1. De " k e e l " van onze kanarie bestaat uit drie oscillatoren (N2. . .N4! en een monostabiele multivibrator Idraadbrug tussen B en R1!l. Wil men het beestje kontinu laten kwetteren, dan moet de draadbrug tussen punt A en R1 iNotóen aangebracht. Ml w e r k t dan als een blokgolfoscillator met een zeer lage frekwentie. Druktoets S1 kan men in deze situatie laten vervallen. Figuur 2. Moox de duidelijkheid hebben w e in dit diagram het spanningsverloop op de punten A , B, C en D nog eens op grafische wijze weergegeven: Op het moment dat de monoflop lof de met N1 opgebouwde oscillator) logisch één w o r d t (A), begint N2 blokpulsen te produceren (BI. Telkens als deze blokgolf " 1 " w o r d t , ontstaat er op punt C een zaagtand. Tijdens een laag nivo op punt B stijgt de amplitude van de zaagtand tot aan de voedingsspanning en blijft daar totdat de blokgolf weer logisch nul w o r d t . Dit alles leidt tot een regelmatig door een konstante f l u i t t o o n onderbroken " k w e t t e r t o o n " ID). In het onderste diagram hebben w e het signaal op punt C nog eens weergegeven, maar dan met een grotere tijdbasis: tijdens een stijgende zaagtandflank neemt de frekwentie van IM4 toe, om vervolgens bij een neergaande flank weer af te nemen. Is het signaal op punt C tot aan de voedingsspanning gestegen — dus tijdens een logische nul op punt B — oscilleert IM4 met een konstante, hoge frekwentie.

p Onderdelenlijst: R1 R2 R3 R4 R5 R6 PI P2 P3 P4 Cl C2 C3 C4

= 100 kS (470 kQ) =' 100 kQ = 68 kQ = IkQ = 470 kQ = 10 MS = l-MQ-instelpotmeter = 500-kQ-lnstelpotmeter = 100-kQ-instelpotmeter = 500-kQ-instelpotmeter = 22^(F/10 V = 2,2f4F/10 V = 1 ^F/10 V = 2,2 nF

C5

=

10/JF/IO V

T l = BC 547C of BC 549C D l . . .D5 = 1N4148 IC1 = 4093 Diversen: Toko-zoemer PB 2720 51 = druktoets (maak) 52 = enkelpolige schakelaar 1 standaard-print formaat 1 Geschatte bouwkosten: ca. f 15,-

IC worden verbonden. Kiest u voor laatstgenoemde mogelijkheid, dan is de kanarie kontinu " i n bedrijf". Anders gezegd, het vogeltje produceert in dat geval een zangsolo, houdt vervolgens een tijdje zijn bek en begint dan weer van voor af aan. Druktoets SI is in deze situatie uiteraard niet meer nodig en kan dan ook worden weggelaten. Laatste nog niet besproken schakelaar is S2; wordt deze geopend, dan begeeft onze kanarie zich ter ruste. . .

Opbouw Hoe de schakeling op de print moet worden gezet, toont de komponentenopstelling in figuur 4. Ook de foto in figuur 3 laat het nodige zien. Niets bijzonders, maar let wel op de polariteit van de eiko's en de dioden. Wellicht ten overvloede: de kathode van een diode (het streepje van het schemasymbool) wordt door een ringetje op de behuizing

aangegeven. Als laatste is het IC aan de beurt. Omdat de 4093 een CMOS-IC is - en dus gevoelig voor statische ladingen — mogen de aansluitingen tijdens het in het voetje plaatsen absoluut niet aangeraakt worden. Zo, dit was het wat betreft het inwendige van onze elektronische zangvogel; het maken van een geschikt "uiterlijk" laten we helemaal aan uw eigen fantasie over.

Figuur 3. Onze elektronische kanarie past gemakkelijk op een standaard-print formaat 1. Figuur 4. De schakeling is met vier potmeters uitgerust, zodat het gekwetter van het vogeltje geheel naar eigen smaak kan worden ingesteld.

Het beluisteren van kortegolf-stations is en blijft een boeiende en interessante bezigheid. Echt een hobby voor iedereen. Voor het ontvangen van stations is immers geen machtiging of moeilijk examen nodig. Alleen een kortegolfontvanger en een goede antenne zijn vereist voor het uitoefenen van de luisterhobby. Vooral de kortegolfband, die reikt van 1600 k H z . . . 3 0 MHz, is zeer populair bij de luisteraars. Afhankelijk van de speurzin en het doorzettingsvermogen van de luisteraar kunnen stations over de gehele aardbol "binnengeloodsd" worden. En het is en blijft een heel aparte ervaring als plotseling de warme klanken van exotische zenders als Radio Beijing of Radio Sutatenza uit de luidspreker tevoorschijn komen. Natuurlijk zijn niet alle zenders even sterk. Echte DXers (DX betekent; distance X, oftewel afstand onbe-

aritfenne-filter voor kortegolf-ontvangers kend) maken er een sport van om verafgelegen en zwakke stations uit de ether te plukken en daarna eventueel te laten verifiëren met een QSL-kaart. Het zal duidelijk zijn dat hiervoor het eerste-het-beste stukje draad niet de ideale antenne is. Voor het afzoeken van de verschillende kortegolfbanden is een breedbandige antenne het meest geschikt, ware het niet dat deze antennes een tamelijk forse spanning afgeven. Dat resulteert maar al te vaak in oversturing van de ingangstrap (wanneer er geen vorm van preselektie aanwezig is) met als gevolg dat zwakke stations "verdrinken" in de storing en dus niet meer hoorbaar zijn.

Het nut van een goede aanpassing Net als bij audio-versterkers heeft ook de antenneingang van een ontvanger een bepaalde impedantie. Hiemee wordt bedoeld: de wisselstroomweerstand die de wisselstroombron aan de Ingang "ziet". Dit is niet alleen een ohmse (gelijkstroom)weerstand; er komen ook nog kondensatoren en spoelen aan te pas. Een kondensator en een spoel hebben een frekwentie-afhankelijke weerstand. De weerstand van een kondensator neemt af bij stijgende frekwentie (gelijkstroomweerstand oneindig) terwijl de weerstand van een spoel dan

juist toeneemt (gelijkstroomweerstand nul). Het zal duidelijk zijn, dat de totale impedantie ietwat grillig zal verlopen. Met een gewone multimeter kan men de impedantie niet meten; men zou dan alleen de gelijkstroomweerstand aflezen en dat is niet de bedoeling. Ook de antenne heeft een bepaald impedantieverloop als funktie van de frekwentie. Dit is o.a. afhankelijk van het type antenne en de lengte. Het zal niet al te moeilijk voor te stellen zijn, dat de antenne-impedantie en de ingangsimpedantie van de ontvanger niet aan elkaar gelijk zijn. Ideaal is bijvoorbeeld een antenneimpedantie van 50 Q èn een ingangsimpedantie van 50 Q; beide zuiver ohms voor het gehele bereik. De vermogensoverdracht is dan optimaal en de verbindingskabel (ook 50 Q) pikt weinig storing op. Jammer genoeg komt deze situatie in de praktijk weinig voor. Om de

Figuur 1. Het antennefilter bestaat uit twee l
Figuur 2. Met deze drie versies moet het mogelijk zijn om de meeste soorten antennes aan te passen op de ontvangeringang.

Onderdelenlijst C1,C2 = variabele l
L (Wdg.)

1 2 3 4 5 6

38 27 19 13 10 7

min. 890 1 1,4 1,7 2,1 2,8

kHz MHz MHz MHz MHz MHz

max. 3 3,8 4,7 6 7 7,8

MHz MHz MHz MHz MHz MHz

ca. 7 m koper-lakdraad i|> 1 mm voor LI 3 draaiknoppen voor C1,C2 en SI (kunststof) 8 banaanstekerbussen (bijv. 3 zwarte, 3 gele en 2 rode) geschatte bouwkosten: f25,-

Figuur 3. Een voorbeeld voor de frontplaat van het antennefilter. Door middel van banaanstekerbussen is het mogelijk om snel om te "switchen" op een andere filterkonfiguratie.

antenne optimaal aan de ingang van de ontvanger aan te passen kunnen we een eenvoudig impedantieaanpassingsnetwerk tussenschakelen. Hiervoor zijn geen aktieve elementen (transistoren, IC's) nodig; alleen wat kondensatoren en spoelen. Dit biedt het voordeel dat het netwerk naast een impedantieaanpassingstaak ook nog een frekwentie-selektieve taak kan vervullen. En als we zorgen dat alleen het gekozen frekwentiegebied wordt doorgelaten zal de ontvanger minder snel overstuurd raken door te hoge ingangsspanningen. Al met al dus een verbetering van de ontvangst.

Pi-, T- en L-filters Voor het aanpassingsnetwerk gebruiken we alleen spoelen en kondensatoren, welke in het algemeen worden gerangschikt volgens de

Elektronisch slot voor auto-audioapparatuur Zoals we in het augustusnummer van Elex al vermeld hebben zou Philips een autoradio op de markt brengen die is voorzien van een elektronische diefstalbeveiligingssysteem genaamd "Security Code". Die is er nu en draagt het type-nummer DC755. In het kort komt de werking van het systeem er op neer, dat de eigenaar van de autoradio een persoonlijke kode van drie cijfers geeft aan het apparaat, teneinde het in werking te stellen. Is deze kode eenmaal gegeven dan kan de bediening in het vervolg direkt plaatsvinden.

n(pi)-, T- of L-konfiguratie. Deze benamingen worden gegeven aan de hand van de opstelling van de L's en de Cs: in de vorm van een TI, een T of een L. Al deze konfiguraties kunnen met één schakeling gerealiseerd worden. Figuur 1 geeft het schema van het filter. Met de variabele kondensatoren wordt het steeds afgestemd op de ontvangfrekwentie (afstemmen op maximale smeter-uitslag op de ontvanger). Doordat de spoel verschillende aftakkingen heeft, kan met de beide variabele kondensatoren een groot deel van de kortegolfband (0,89. . .7,8 MHz) afgestemd worden. Deze spoel wordt gewikkeld op een PVC-buis met een buitendiameter van 5 cm. Hierop worden 38 windingen koperlakdraad gelegd met een doorsnee van 1 mm. De windingen worden zonder spatie, dus aaneengesloten, gelegd. De cijfers "1", "10" enz. staan

Alleen bij verwijdering of diefstal weigert het apparaat elke dienst, tenzij wederom de juiste kode wordt ingetoetst. Wordt een verkeerde kode gebruikt, dan krijgt men nog tweemaal een herkansing. Bij een derde weigering is het apparaat voor een tijdsduur van 15 minuten totaal onbruikbaar. Na deze wachttijd krijgt men éénmaal de gelegenheid de juiste kode in te voeren. Een verkeerde kode betekent wederom 15 minuten oponthoud, enz. enz. Pogingen om het apparaat te dekoderen worden op deze manier uitermate tijdrovend, hetgeen potentiële plegers van diefstal er waar-

voor het aantal windingen waarbij de betreffende aftakking komt te liggen, geteld vanaf de bovenkant. De in figuur 3 weergegeven frontplaat is geheel volgens het principeschema opgezet. Bij de opbouw moeten we trouwens letten op de montage van^de kondensatoren. In vele gevallen is de rotoraansluiting van de kondensator namelijk verbonden met de bevestigings-as. Een metalen frontplaat mag alleen, als Cl en C2 beide met de rotor-aansluitingen aan elkaar gelegd worden. Voor de diverse aansluitpunten nemen we banaanstekerbussen. In figuur 2 zien we de verschillende konfiguraties die met het filter mogelijk zijn. Bovenaan staat de T-versie. De linker- en rechter-T-bus zijn resp. ingang en uitgang, terwijl de benedenste T-bus met aarde verbonden wordt. In de L-konfiguratie (midden) vormen de n-bussen

in- en uitgang en de linker T-bus wordt geaard. Als laatste wordt de opstelling van eèn n-variant gegeven; verschil ten opzichte van de L-versie is dat de antenne nu aangesloten wordt op de T-ingang. In alle gevallen moet er een "aarde" aangesloten worden. Dit is niet de randaarde van de netspanning, maar een aparte aarding, bijv. op de waterleiding (mits deze alleen koperleiding bevat) of een zelfgemaakte aard-aansluiting (koperen pijp of metaalgaas in de grond). Welke van de in figuur 2 geschetste kombinaties gebruikt moet worden hangt af van de gebruikte antenne (meestal een "longwire"). Experimenteren is hier het devies om na te gaan welke konfiguratie voor de beste impedantie-aanpassing zorgt. En dan maar wielen aan de knoppen!

schijnlijk van zal weerhouden om nog langer apparaten te ontvreemden die zijn voorzien van "Security Code". Stickers op de auto signaleren de aanwezigheid van dit elektronische beveili-

gingssysteem. Het ligt bij Philips in de bedoeling om na verloop van tijd ook andere typen autoradio's uit te rusten met "Security Code".

wisselstand

N. Körber

Het is nog maar amper verleden tijd, dat bezitters van modelspoorbanen bij het woordje "elektronica" schuchter achter hun spiegeleieren wegdoken. Behalve een aanzienlijk aantal schakelaars, elektromagneten en lampjes en een reusachtige dradenspaghetti om dat allemaal aan elkaar te knopen, bevond zich niets tussen de sporen dat diende voor het sturen van treinen, wissels en seinen. Niets van fijne elektronica. Elektrisch gezien werd het modelspoorwegbedrijf beheerst door elektromechanica (relais). En buiten dat was de perfekte detaillering van het landschap vaak belangrijker dan het op tijd rijden van de treinen. Sinds de tijd dat de elektronica haar intrede heeft gedaan in de modelspoorwereld heeft dit stokpaardje van jong en oud er een dimensie bij gekregen. Wie genoeg heeft gekregen van het gestaag rijden van treinen door een wellicht voltooid landschap, die hoeft niet per se het komplete emplacement weer op te breken om bezig te blijven. Op vele plaatsen in, en vooral ónder, de baan kun-

nen elektronische gen gebruikt worden om schakelfunkties te vervangen of te verbeteren. Soms lijkt het wel of elektronica speciaal met het oog op modelspoorders is uitgevonden, zo talrijk zijn de toepassingsmogelijkheden. Misschien dat dit gegeven een stimulans kan zijn om de bijna vergeten treinbaan van zolder te halen om er weer mee aan de slag te gaan, bijvoorbeeld door deze wisselstandmelder er bij te bouwen.

Eerst het probleem... Het ondoordacht grootschalig elektroniseren van een modelspoorbaan is niet zinvol en bovendien duur. Het aantal mogelijkheden is erg groot en daarom moeten we een selektie maken wat het meeste aan modernisering toe is. Een van de grootste onze-

kerheden in het leven van een modeltreinmachinist is de stand der wissels. Een beklemmende situatie, want wil je met je intercity het centraal station bereiken, dan mag het niet kunnen gebeuren dat je per abuis het (doodlopende) fabriekslijntje opdendert. Eigenlijk zou je met een enkele blik over het bedieningspaneel uitsluitsel moeten krijgen over de stand van alle wissels. Helaas is dat in de praktijk maar zelden het geval. Ook aan de schakelaars is niet te zien hoe de wissels staan. Om de elektromagneten in de wissels en de transformator niet te zwaar te belasten, wordt alleen gedurende het ogenblik van het omzetten een stroompuls gegeven. Deze voldoet om de wisseltong in de nieuwe stand te zetten. Een veertje houdt die wissel in de nieuwe stand, daar is verder geen energie (stroom) voor nodig. Dat betekent dat de schakelaars die nodig zijn voor het omzetten van de wissels terugverende drukschakelaars zijn, twee per wissel. Door het automatisch terugveren is niet te zien welke schakelaar het laatst ingedrukt is, dus in welke stand de wissel staat. Er is weliswaar een fabrikant die schakelaars levert waarbij dat wèl, zij het moeilijk, te zien is, maar de kwaliteit van die schakelaars is nauwelijks in overeenstemming met de huidige stand van de

techniek. Toch moet het mogelijk zijn in een elektronisch geheugen vast te leggen welke schakelaar het laatst ingedrukt is, en dus hoe de op dat moment geldende wisselstand is. Samengevat: een wissel kent twee standen, en beide standen kunnen niet gelijktijdig optreden. Ze sluiten elkaar uit, zoals dat heet. Een eenmalig kort signaal, het drukken op een schakelaar met een momentkontakt, wordt gebruikt om de wissel om te zetten en de nieuwe stand in een elektronisch geheugen vast te leggen. Welnu, kunt u zich al een schakeling voor de geest halen die dat op zich kan nemen (komplete computers doen even niet mee, die vallen buiten het budget)?

De oplossing Wie aan een flipflop denkt, slaat de spijker op z'n kop. Dat is namelijk de elektronische bouwsteen die we in de schakeling (figuur 1) gebruiken. Het gaat hier om een RS-flipflop (reset/set) die met twee NIET-OF (NOR) logische poorten wordt opgebouwd. In het logisch IC dat we gebruiken, een 74LS28, zitten vier van die NOR-poorten. Met één IC kunnen daarom twee wisselstandmelders gemaakt worden. Eén flipflop bestaat dus uit

Tielder twee NOR-poorten. We kijken even naar de flipflop bestaande uit NI en l\;2. Hierbij valt op dat de uitgang van elke poort gekoppeld is met een ingang van de andere poort. Via de ingangen 12 en 8 is het mogelijk de flipflop om te zetten. Op beide uitgangen is een lichtgevende diode (LED) aangesloten om de stand van de flipflop, en dus de wisselstand, aan te geven. Door de ene LED rood te kiezen en de andere groen is dat nog eens extra duidelijk. Ook als de ingangspuls slechts kort is, zal de flipflop toch in de nieuwe stand blijven staan. Stel dat punt 12 "O" is en even " 1 " wordt, dan wordt uitgang 13 "O". Deze " O " komt terecht op ingang 9 van N2. De uitgang van N9, pen 10, wordt daarom " 1 " , en dat komt dus ook op de tweede ingang van NI (pen 11). Punt 12 mag nu weer " O " worden, door de " 1 " op de tweede ingang zullen beide uitgangen hun waarde houden. Dit is de roemruchte geheugenwerking van de flipflop. De LED achter de poort waarvan de uitgang "O" is zal oplichten, in dit geval is dat D5. Deze toestand zal gehandhaafd blijven tot ingang 8 van N2 " 1 " wordt. Dan wordt de flipflop gereset en licht D6 op.

Figuur 1. Om maximaal profijt te hebben van de logische poorten in IC1 maken we op één printje meteen twee wisselstandmelders. Alles bij elkaar is er, zelfs met de 5-Vvoeding, zo weinig plaats nodig dat de kleinste Elex-print groot genoeg is. Die voeding kan overigens voor meerdere wisselstandmelders gebruikt worden en hoeft dus maar één keer gebouwd te worden. De schakeling w o r d t aangesloten op de treintransformator op de zogenaamde licht- en wisselaansluiting. Het onthouden van de wisselstand gebeurt met RS-flipflops die elk weer uit twee NIET-OF-poorten bestaan.

probleem is dat die spoelen rechtstreeks vanuit de treintransformator worden gevoed, dus met wisselstroom (toepasselijke naam). Logische schakelingen zijn echter gemaakt voor gelijkspanning. Met dioden ( D l . . .D4) wordt de wisselspanning van de drukschakelaars daarom eerst gelijkgericht. De erachter geschakelde kombinatie van weerstand (R1. . . R4) in serie met een

Nu moet er nog voor gezorgd worden dat de ' drukschakelaars voor het omzetten van de wissels met de flipflop-ingangen worden verbonden. Deze schakelaars zitten allereerst gekoppeld met de wisselspoelen. In de tekening zijn die laatste in de gestippelde blokken getekend. Het

+5V 60 mA ' v j ' ^ -

©

Ö

+5 V

> 1N4001 ^HT—r

•

^

»

IC1

©

0

220)1 40V

D10...D13=4V7

400 mW

4lzwuk«

D l ... D4= 1N4148

+15 V

N I ... IM4 = IC1 = 74LS28

T -^-MTCEI ^ r i T Liüi-H—r

5 I

J

_ I

lOOn

Th ^

k

l _ .4*J

Onderdelenlijst R1...R4 = 4,7 kQ R5...R8 = 2,2 kQ R9,R10 = 330 Q C1...C4,C6,C7 = 100 nF C5 = 220 nF/40 V D 1 . . . D 4 = 1N4148 D5,D7 = LED (rood) D6,D8 = LED (groen) D9 = 1N4001 D10. ..D13 = zenerdiode 4,7 V/400 mW IC7 = 74LS28 (of 74LS33) IC2 = 7805 1 Elex standaardprint, formaat 1

zenerdiode (D10. . . D13) heeft tot taak de ingangsspanning te begrenzen op een veilige waarde (4,7 V). De logische poorten mogen namelijk geen hogere ingangsspanning krijgen dan de 5 V voedingsspanning. Voor de voeding van IC1 (dit IC mag overigens vervangen worden door de 74LS33) en de LED's is een spanning van 5 V nodig. Hiervoor wordt een tweede IC gebruikt: een 5-V-spanningsregelaar van het type 7805. Het eenvoudige 5-V-voedinkje dat rond dit IC is opgebouwd staat boven in figuur 1. Omdat dit een zuivere standaardschakeling is, gaan we er niet dieper op in. De hele schakeling van figuur 1, inklusief de 5-Vvoeding, past op één Elexprint van formaat 1. Met

deze schakeling kan de stand van twee wissels gemeld worden. Aangezien de meeste banen wel meer wissels zullen bevatten, ligt het voor de hand dat de schakeling meervoudig gebouwd zal worden. Duur zijn de onderdelen overigens niet. De 5-V-voeding hoeft echter maar één keer gebouwd te worden en kan doorgelust worden naar de andere printen. Met één voeding kunnen ongeveer 10 printjes (20 wissels!) gevoed worden. Wel zal dan, mede afhankelijk van de hoogte van de transformatorspanning, IC2 warm worden. In dat geval is extra koeling met een koellichaam nodig. De LED's D5. . . D8 kunnen samen met de drukschakelaars in het bedieningspaneel verwerkt worden. Voor de montage zijn handige

LED-houders te krijgen. Door op het frontpaneel een plattegrond te tekenen van de baan, waarbij bij elke wissel de drukschakelaars met de daarbij behorende wisselstandmelder-LED's geplaatst worden, krijgt men een zeer goed overzicht van de baan. Overigens, ook seinen die met dergelijke drukschakelaars bediend worden, kunnen voorzien worden van een wisselstand-(in dit geval dus seinstand-) melder. Een opmerking tot slot. Bij het inschakelen van de spanning komen de flipflops in een willekeurige stand. Daarom kan de stand van de wissel dan afwijken van wat de wisselstandmelder aangeeft. Door alle wissels nu één keer om te zetten is dit opgelost.

••f*-*«sjx.

o—@ o-lhoö ó i-oóoHho C1

Figuur 2. Zo zou het schakelpaneel eruit kunnen zien. De wisselstandmelders zijn opgenomen in een sporenplan. Op deze manier ontstaat een heel goed totaaloverzicht en kost het weinig moeite de juiste knoppen voor de juiste wissels te vinden. De elektronica zelf kan onder het bedieningspaneel gemonteerd worden. Figuur 3. Kompakt gebouwd, maar er kunnen twee wissels op aangesloten worden. Het voedingsgedeelte kan, zonder verdere koeling van IC2, nog twee extra printjes voeden.

-«*%•

kursus ontwerpen

Een opgaande spanningssprong geeft een positieve puls aan de uitgang, een neergaande sprong levert een negatieve puls op. Gaan we uit van een blokgolf, dan zien we dat de ingangsspanning niet beneden de nullijn komt, en de uitgangsspanning wèl. Blijkbaar laat het "omgedraaide" RCfilter (CR-filter) alleen wisselspanningen door.

C^Hh

Jv.

O

deel 13

o

In de vorige aflevering hebben we kennis gemaakt met de laadkromme van een weerstand/kondensatorkombinatle. De spanning verloopt volgens een e-macht. In het begin stijgt de spanning sterk, maar verloopt daarna steeds vlakker. Uiteindelijk heeft de uitgangsspanning de waarde van de ingangsspanning bereikt. De spanningssprong aan de ingang wordt niet gevolgd maar verschijnt "afgerond" aan de uitgang.

1

o

O C Z h -o

._ . 1 o 'L^^

0

Wanneer we aan de ingang een blokspanning aanbieden — in feite een opeenvolging van spanningssprongen — dan is de uitgangsspanning een soort gekromde zaagtand.

Beide konfiguraties behandelen een spanningssprong verschillend. Een RC-filter rondt de sprong af terwijl een CRfilter louter en alleen de spanningssprong doorlaat. Informatie over de oorspronkelijke pulsduur gaat dus verloren. We noemen zo'n CR-netwerk ook wel een differentiërend netwerk of differentiator. Wanneer we het gedrag van beide netwerken in het frekwentiespektrum bekijken, dan vormt het RC-netwerk (de integrator) een laagdoorlaatfilter. De lage frekwenties worden ongehinderd doorgelaten en de hoge frekwenties worden verzwakt. Het CR-netwerk (de differentiator) werkt als hoogdoorlaatfilter. De werking hiervan kunnen we goed zien in figuur 5 en 6. In figuur 5 wordt het ingangssignaal nogal diepgaand veranderd. Verhogen we de frekwentie van het ingangssignaal (figuur 6), dan heeft de kondensator tussen de flanken in minder tijd om te laden en te ontladen. Beter gezegd: de e-macht zakt niet meer zo ver, dus het uitgangssignaal lijkt meer op de oorspronkelijke blokgolf.

c>^^

^

0 o

De RC-kombinatie verzwakt de steile spanningssprongen en vlakt zodoende de ingangsspanning af. RC-netwerken worden om deze reden wel eens toegepast in voedingsleidingen om "troep" tegen te houden.

Nu blijft alleen nog de vraag over: "Waar blijft de uitgefilterde spanning?" Het antwoord is eenvoudig: in het filter (net als bij een koffiefilter!). Over de serieschakeling van R en C (ingang) staat de originele spanning, over de C (uitgang) staat de gefilterde spanning dus over de weerstand staat het residu, het uitgefilterde deel. Deze spanning heeft de vorm van een "uitgesmeerde" naaldpuls.

o-J^=I^JO

o

—o

-O

i »rwv -o

Een differentiator laat geen gelijkspanning door. Gelijkspanning heeft een frekwentie nul en komt dus niet door een hoogdoorlaatfilter. Dit was al te verwachten want een kondensator laat immers geen gelijkstroom door. Een laagdoorlaatfilter doet precies het omgekeerde. Bij relatief lage frekwenties valt de afronding van de flanken in het niet bij de lange periodetijd. Bij hogere frekwenties krijgt de uitgangsspanning echter geen kans meer om steeds opnieuw de eindwaarde te bereiken. Voor wisselspanningen vormt de kondensator een zeer lage impedantie (wisselstroomweerstand).

7

O-CD- -O

O

•o

Aan de hand van een blokgolf laat zich het gedrag van de RC- en CR-schakelingen prima uitleggen. Natuurlijk gelden de eigenschappen ook voor andere spanningsvormen, bijv. sinussen.

de uitgangsspanning en de ingangsspanning uitgezet, en op de horizontale as de verhouding f/f^. Is de frekwentie f gelijk aan f,,, dan is de as-waarde 1. We noemen f^. de kantelfrekwentie. Deze is gedefinieerd als de frekwentie, waarop de uitgangsspanning is gedaald tot 71 % (preciezer: 1/\A2) van de waarde die in het doorlaatgebied wordt gemeten. Op dit punt zet het afvallen van de kurve pas goed in. De waarde voor f^ is eenvoudig te berekenen:

8

* 1 'K ~ 2 - n R - C

iC>H=3

met R in Q en C in F uitgedrukt. Even een praktijkvoorbeeld. Een hoogdoorlaatfilter met R = 100 kQ en C = 1 j^F wordt gebruikt voor een audio-signaal. Ondervindt dit signaal invloed van het filter?

-O

O l^^Ay^A

10

o

•o

Volgens de formule wordt de kantelfrekwentie: U De in figuur 9 weergegeven diagrammen laten het effekt van het laagdoorlaat- en hoogdoorlaatfilter zien. Vertil
9 Uuit/Uin

laaadoorlaat

100%80%. 71% 60%-

1 1 Hz = 1,6 Hz 2Ti-100kS-1uF ~ 0,628

Alleen de frekwenties beneden de kantelfrekwentie worden verzwakt. Het audio-signaal (20. . .20000 Hz) wordt dus in zijn geheel doorgelaten. Zulke hoogdoorlaatfilters komen vaak voor in audio-schakelingen, soms ook zonder weerstand. De ingangsweerstand van een schakeling vormt samen met de ingangs-koppelkondensator een hoogdoorlaatfilter. Vooral bij lagere ingangsweerstanden mag de koppelkondensator niet al te klein gekozen worden, want anders komt de kantelfrekwentie in het audio-gebied te liggen.

11

c1

(2

04

06

0B 1

2

^

1

8 10

fk

Uüit/Uin

hoog doorlaat

100%. 80% 71%. 60%

Een ander voorbeeld. Een laagdoorlaatfilter moet de bromspanning van een voedingsschakeling onderdrukken. Hoe groot moeten R en C zijn? Voor dit vraagstuk "gooien" we de formule even om: RC

40%.

=

_! 2-Ti-f,

De frekwentie van de bromrimpel is bij een bruggelijkrichter 100 Hz. Vullen we deze waarde in voor f,,, dan bedraagt het produkt R x C : 0,4

0,6

0,8 1 fk

De op deze manier ingedeelde assen noemen we "genormeerde" assen. Op de vertikale as is de verhouding tussen

RC

1 Q F = 0,0016 53-F 628

De onderlinge verhouding tussen R en C hangt af van de toepassing. De kombinaties 16 /:.(F/100 Q, 160 f^F/10 Q en 1600 ;JF/1 Q onderdrukken de brom alle in dezelfde mate.

maar de spanningsval bij grote voedingsstromen is bij liet laatste alternatief natuurlijk het kleinste.

12

Een speciale versie van een kombinatie laagdoorlaat/hoogdoorlaat levert een banddoorlaatfilter op, dat alleen een smalle frekwentieband doorlaat en de, hogere en lagere frekwenties verzwakt.

13

Met een lange verbindingsdraad, een dunne printbaan of een slecht schakelkontakt hebben we die ene ohm al snel te pakken. Alleen een grote elko geeft al een laagdoorlaatfilter. Het is trouwens verstandig om de kantelfrekwentie een stuk lager te kiezen dan de hier gebruikte 100 Hz; de brom-onderdrukking is dan aanmerkelijk beter. Zoals gezegd, wordt er,op de kantelfrekwentie 7 1 % van de ingangsspanning doorgelaten. In figuur 9 kunnen we het doorlaatpercentage voor andere frekwenties weliswaar aflezen, maar met een vuistregel gaat het ook. In het schuine deel geldt: bij een verdubbeling van de frekwentie (laagdoorlaat) of een halvering van de frekwentie (hoogdoorlaat) halveert de uitgangsspanning. Ga maar na; bij het laagdoorlaatfilter vinden we bij 5 f^ 2 0 % , en bij 10 f^ 10%. Alleen in het kromme deel van de kurve, nabij het kantelpunt, klopt deze vuistregel niet helemaal. Een andere vuistregel die eigenlijk op hetzelfde neerkomt, luidt: bij een vertienvoudiging van de frekwentie (bij een hoogdoorlaat: een frekwentiedaling tot één-tiende) wordt de uitgangsspanning verlaagd tot één-tiende deel. Men spreekt van een afval van 6 dB/oktaaf (eerste vuistregel) of — wat hetzelfde is — 20 dB/dekade (vuistregel 2).

digitale multimeter met uitgebreide mogelijkheden Vogel's heeft onlangs onder de naam Dynatek een tweetal 3'/2-digit-multimeters op de markt gebracht waarvan het ene type, de 5010, twee uitzonderlijk lage meetbereiken heeft: 20 Q en 20 fxA. Hiermee komt de resolutie van deze meter op. resp. 0,01 Q en 10 nA (!) te liggen. Het andere type, de 5010T heeft in plaats van deze lage bereiken twee meterstanden voor het testen van transistoren (het meten van de H^^). De meters zijn op alle bereiken beveiligd tegen wangebruik, zoals 220 V op het Q-bereik. Ook in de lage stroombereiken is de beveiliging werkzaam. Alle meters zijn standaard uitgerust met een zgn. spark-gap als beveiliging tegen transiënt-pulsen met hoge spanningen. Dit beveiligingselement heeft in rusttoestand een zeer hoge weerstand. Bij overspanning gaat de spark-gap snel in geleiding en beschermt zo de meter. Alle meters hebben een basisnauwkeurigheid van 0,25%. Het meetinstrument is ondergebracht in een slagvaste ABS-behuizing en wordt geleverd kompleet met meetsnoeren, batterijen en een Nederlandstalige gebruiksaanwijzing. De garantietermijn bedraagt 2 jaar. Vogel's Import BV, Hondsruglaan 93c, 5628 DB Eindhoven. (X220 M)

oaHh

-o

o

-o

De weerstands- en kondensatorwaarden zijn onderling gelijk en worden berekend met dezelfde formule als bij het RCfilter. De maximale uitgangsspanning (bij frekwentie f j bedraagt evenwel slechts 33% van de ingangsspanning.

14 Uuit/Uin

0,1

0,2

(wordt vervolgd)

^ ^ ^ ^ ^ ^

' :

^

•

^ ^^"""^

r ^ V^k/^l

anteiines

•

Hoe antennes er uit zien » weet vrijwel iedereen, maar hoe ze werken is voor de meeste mensen een raadsel. Als iemand zegt: "Een antenne vangt radiogolven op", heeft hij natuurlijk gelijk, maar de werking van de antenne is daarmee nog niet verklaard. Een ontvanger kan met die golven immers weinig beginnen; want net als alle andere elektronische apparaten zijn ook ontvangers ingericht voor het verwerken van spanningen en stromen. Daarom moeten de radiogolven (of beter: de elektromagnetische golven) voordat ze aan de ontvanger worden toegevoerd eerst in spanning worden omgezet; en dat is nu precies wat een antenne doet. In omgekeerde richting werkt een antenne overigens ook: elke antenne die voor ontvangst geschikt is, zou in principe het signaal dat hij ontvangt ook kunnen uitzenden. X 03

Ü

1 oo

Onopvallend: de

f

1

ferrietantenne Een elektromagnetische golf

bevat, zoals de naam al aanduidt, een elektrische en een magnetische komponent. Om het magnetische veld dat de zender uitstraalt op te vangen, is een eenvoudige spoel al voldoende. Door het magnetische veld wordt in de spoel een spanning geïnduceerd. Bij een ferrietantenne is de spoel gewikkeld op een lange spoelkern van ferriet (gesinterd ijzeroxyde). Dit materiaal, waar de antenne zijn naam aan te danken heeft, koncentreert het magneetveld in het binnenste van de spoel; dit verhoogt de geïnduceerde antennespanning. Omdat de elektromagnetische golven in concentrische cirkels wordt uitgestraald moet de ferrietstaaf met zijn lange zijde naar de zender gericht worden (zie figuur 2).

Basisvorm: de dipool Een ferrietantenne is niet voor alle golflengtes even geschikt. Bij FM-radio, en ook op de televisiebanden (VHF en UHF), maakt men gebruik van zulke korte golflengtes dat de antenne-

spoel uit niet meer (of zelfs nog minder) dan een enkele winding zou moeten bestaan. In figuur 3 laten we zien hoe deze enkelvoudige spoelwikkeling (via enkele theoretische tussenfasen) kan worden "omgeb o u w d " tot een antenne die praktisch bruikbaar is bij korte golflengtes. De kondensator, zie figuur 3b, mogen we in de spoelwikkeling opnemen omdat kondensatoren wisselspanning doorlaten; voor de antennewisselspanning is de spoel dus niet onderbroken. In figuur 3c is de spoel opengebogen; de induktieve werking van de spoel neemt hierdoor sterk af, maar bij frekwenties in het megahertzgebied geeft dat niet. Bij model 3d zijn de kondensatorplaatjes aan de uiteinden ook nog verdwenen; de afstand tussen de plaatjes is immers zo groot geworden dat het weinig uitmaakt of ze nu wel of niet aanwezig zijn. Wat overblijft is een uiterst simpele konstruktie: twee afzonderlijke stukken draad die elk met de antenne-aansluiting van de ontvanger verbonden zijn;

ferrietantenne 85736X-1

ferrietantflnm

men noemt dit een dipool. De dipool is het l<enmerl< van de Yagi-antenne. Bij deze ladder-aclitige antennes (die genoemd zijn naar hun Japanse uitvinder) is de dipool het element waar de kabelaansluitingen aan bevestigd zijn. Meestal wordt bij de Yagi een "gevouwen dipool" (zie figuur 4) toegepast; deze bestaat niet uit twee afzonderlijke delen, maar heeft de vorm van een lus, zodat we hem mogen beschouwen als een platgedrukte versie van de enkelvoudige spoelwikkeling. Omdat de dipool verwant is aan de spoel mogen we verwachten dat ook de dipool in staat is de magnetische komponent van de elektromagnetische golven op te

i-O

Figuur 1. Een spoel met een lange kern van ferrietmateriaal. De ferrietantenne is vooral gevoelig voor de magnetische komponent van de radiogolven. Figuur 2. Een ferrietantenne moet dwars op de zender staan. In dat geval doorlopen de magnetische veldlijnen de staaf in de lengterichting: zo w o r d t de hoogste signaalafgifte bereikt. Figuur 3. De dipoolantenne (een van de basistypes) kan worden voorgesteld als een sterk gemodificeerde spoel. Dipolen zijn gevoelig voor beide komponenten van het veld dat de zender opwekt: elektrisch en magnetisch. Figuur 4. Aan de gevouwen dipool is nog te zien dat hij verwant is aan de spoel. Figuur 5. Een watergolf ontstaat door het op-en-neer bewegen van de waterdeeltjes. De elektrische komponent van de radiogolf kunnen we hiermee vergelijken: deze w e k t in de dipool een spanning op die rechtstreeks t o t stand komt, dus niet via de omweg van de induktie.

vangen. Daarom moet hij, net als de ferrietantenne, met de lange zijde naar de zender worden gericht. Maar de dipool kan ook de elektrische komponent van de zendergolf omzetten in spanning. Om dit artikel enigszins begrijpelijk te houden, zullen we dat toelichten met behulp van een vergelijking. Wanneer we kijken naar de golven die ontstaan als we een steen in het water gooien, zullen we ontdekken dat (als we naar een willekeurige punt kijken) het wateroppervlak zich daar op en neer beweegt.

Als er bijvoorbeeld een kurk in het water ligt, zal deze op en neer dobberen; dat komt doordat op die plek de waterdruk voortdurend wisselt. Het wisselen van de waterdruk is vergelijkbaar met het gedrag van wisselspanning in de elektronika. Als gevolg van de golven die door de zender worden uitgezonden, ontstaat in de dipool een wisselspanning. Soms is de ene tak van de dipool positief en de andere negatief, maar even later is de situatie omgekeerd; het tempo van de wisselingen wordt bepaald door de fredirektor

s-

kwentie van de uitgezonden golven. Deze wisselspanning vormt (samen met de langs magnetisch-induktieve weg verkregen wisselspanning) de antennespanning van de dipool. Tussen de kurk en de dipool bestaat echter ook een belangrijk verschil: voor de kurk maakt het weinig uit welke golflengte (c.q. frekwentie) de watergolfjes hebben, maar de dipool geeft slechts bij een bepaalde frekwentie de hoogste spanning af. Een dipool werkt optimaal als de lengte ervan gelijk is aan de halve

golflengte. Als de frekwentie bekend is, kan de golflengte A (lambda; de griekse letter L) als volgt berekend worden: 1 J 300 000 000 m A ^ Als we de formule in deze vorm gebruiken, moet de frekwentie in Hz worden ingevoerd. Een rekenvoorbeeld: de frekwentie 100 MHz ligt ongeveer in het midden van de FMomroepband. Dat komt overeen met een golflengte van:

8

rechtstreeks ontvangen golf

straler

door straler ontvangen golf

signalen werken elkaar tegen

naar ontvanger

I—o door direktor overgedrageiip golf ^ ^ .^.^^^

faseverschuiving 180°door direktor ontvangen golf door ref lektor ontvangen golf

LJ

door reflektor overgedragen golf

J

afstand ca \ / 4 85736X-6

afstand ca 0,1 A

9 straler straler

•

X

rechtsi rechtstreeks ontvangen golf

C

rechtstraaki ontvangen golf

I—O

naar ontvanger

totale fase — verschuiving: 360* " O'

90 door direktor overgedragen golf '

gereflekteerde golf

faséverschujving 180* ~ >

^

V90"

door reflektor ontvangen golf

Figuur 6. Ook de direktor ontvangt de golven van de zender. Hij draagt ze over op de straler. Om te bereiken dat het direkte signaal en het signaal dat via de direktor w o r d t overgedragen, in fase op de straler terecht komen, moet de direktor iets korter zijn. Figuur 7. Voor schuin invallende golven vormt de direktor een o m w e g . Het direkte signaal en het signaal dat via de direktor loopt, bereiken de straler niet tegelijkertijd, maar met een faseverschuiving; hierdoor verzwakken beide signalen elkaar. Zo komt de Yagi aan zijn sterke richtwerking.

1 300 OOG 000 „ o ^ ^ = 100 000 000 "^ = 2 " ^ Een dipool voor deze frekwentie moet dus 1,5 m lang zijn. In de praktijk moet van deze waarde nog ca. 5% worden afgetrokken.

Takjes in het antennewoud: de Yagi Kenmerkend voor de Yagiantenne zijn de staven die voor de dipool zijn gemonteerd, de zogeheten direktoren; verder bevinden zich achter de dipool een of meer reflektoren. Door toevoeging van deze hulpelementen (in vaktaal "parasitaire elementen" genaamd), krijgt de antenne een betere richtwerking. In elektrisch opzicht zijn de hulpelementen dipolen die in het midden zijn kortgesloten. Ze funktioneren tegelijkertijd als ontvang- en zendantenne: het van de zender ontvangen signaal wordt overgedragen op de dipool (die men bij de Yagi "straler" noemt), of anders op het naastgelegen hulpelement. Een direktor is altijd iets korter dan de straler; hierdoor zal het signaal dat door de direktor op de straler wordt overgedragen in fase zijn met het signaal dat de straler rechtstreeks

ontvangt. De straler ontvangt dus twee signalen: het ene signaal komt rechtstreeks van de zender, en het andere wordt ingekoppeld via de direktor; doordat beide signalen in fase zijn, zullen ze elkaar versterken. Naarmate er meer direktoren zijn, wordt (door het opteleffekt) de gevoeligheid van de antenne groter. (Vlaar tegelijkertijd neemt ook de richtwerking toe: alleen bij golven die recht van voren komen zal het signaal dat via de direktoren wordt overgedragen in fase zijn met het signaal dat de straler rechtstreeks ontvangt. Als de golf echter een schuine invalshoek heeft, moet het signaal dat via de direktoren binnenkomt een langere weg afleggen dan het direkte signaal, zodat beide signalen met een onderlinge faseverschuiving op de straler arriveren; in dat geval werken de signalen elkaar tegen, zodat de golf verzwakt wordt. De reflektor, het element achter de straler, is iets langer dan de straler. Golven die aan de achterzijde op de reflektor binnenkomen worden door de reflektor met een faseverschuiving van 180° weer uitgezonden, waardoor de rechtstreeks door de straler ontvangen golven worden verzwakt. De achterwaartse gevoeligheid van de Yagi is dus gering.

Door deze eigenschap worden niet-gewenste zenders geweerd. Maar golven die aan de voorzijde binnenkomen leggen de afstand tussen straler en reflektor twee maal af (heen en terug); dit maakt de totale faseverschuiving 360° ( ~ 0°), zodat deze zenders door de reflektor juist versterkt worden. Naarmate een antenne meer elementen heeft, zullen (in vergelijking met een enkele dipool) de richtwerking en de versterking toenemen; maar dan moet de antenne wel zeer nauwkeurig berekend en gekonstrueerd worden. Als de lengte van de elementen en de onderlinge afstanden niet kloppen zal de antenne niet goed werken. Bovendien moet de ontwerper er voor zorgen dat de antenne voldoende breedbandig is. Een antenne waarvan de gevoeligheid op bijvoorbeeld 100 MHz een piek vertoont, zou voor ontvangst van de FM-omroepband niet deugen, omdat de stations die zich elders op de band bevinden dan te zwak worden ontvangen. Een goede FM-antenne zal het hele bereik van 88 tot 108 MHz bestrijken met ongeveer gelijke versterking en een konstante richtwerking. Het ontwerpen van een dergelijke antenne (waarvan de bandbreedte dus niet minder dan 20%

Figuur 8. De reflektor vermindert de achterwaartse gevoeligheid en weert daardoor ongewenste stations. Het signaal dat hij op de straler overdraagt is 180° in fase verschoven ten opzichte van het direkte signaal; daardoor verzwakken de signalen elkaar. Figuur 9. Golven die recht van voren binnenkomen worden ook door de reflektor naar de straler gereflekteerd. Daarbij legt de golf twee maal het traj e k t straler-reflektor af, w a t telkens een faseverschuiving van 90° geeft. Als de golf uiteindelijk op de straler arriveert, heeft hij in totaal een faseverschuiving opgelopen van 360°, zodat de gereflekteerde golf (die nu immers weer in fase is met het direkte signaal) een bijdrage levert aan de versterking van de antenne. Figuur 10. Ook dit is een Yagiantenne. Ter verhoging van de versterking is een groot aantal reflektoren aangebracht (zij vormen het hekwerkje aan de achterzijde). Aan de voorzijde bevinden zich de (eveneens talrijke) direktoren; de merkwaardige vlindervorm van de direktoren bevordert de breedbandigheid van de antenne. Figuur 11. De parabolische spiegel heeft dezelfde funktie als de reflektor van de Yagi. Door zijn grote afmetingen vangt hij veel signaal op, en doordat hij bovendien alle energie in zijn brandpunt koncentreert, is de versterking h o o g ; maar dat is dan ook wel nodig, want de signaalsterkte die de zwakke satellietzenders op aarde veroorzaken is uiterst gering.

van de centrale frekwentie bedraagt) is bepaald geen sinecure.

Figuur 12. Deze paraboolantenne met een diameter van 1,2 meter is geschil
Toekomstsymbool: de parabolische spiegel

Üii mMM: liii.

Dat een doodgewone was knijper nog meer kan dan alleen het vasthouden van wasgoed, wisten we eigen lijk allang. Van mini-lijmtang tot maxi-paperclip kan de vertrouwde knijper ingezet worden. Dat dit stukje werkgereedschap van de huis vrouw (én huisman!) ook in de elektronica-branche nog toegepast kan worden, laat de foto zien. Voor het uitne

men van IC's uit hun voetjes is een schroevedraaier tot nu toe nog het meest gebruikte gereedschap. Wanneer dit echter niet met gevoel gebeurt, raken de buitenste pennen snel omgebogen. Het herhaalde lijk uitvoeren van deze han deling komt uiteindelijk neer op het afbreken van pen 1, 7, 8 of 14 (geldt natuurlijk ook voor niet-14 penners). Een betere oplossing is het gebruik van een IC-uitnemer

zoals de hier afgebeelde zelf bouw-uitvoering. Een kunststof wasknijper wordt aan de onderkant afgezaagd en bijgevijld volgens de afbeelding hiernaast. Wan neer dit op de juiste manier wordt gedaan, vallen de "tandjes", die door het afza gen aan de onderkant zijn ontstaan, precies tussen de pennen van het IC in. Op die manier kunnen IC's een voudig uit hun houders genomen worden.

Bij omroepsatellieten worden frekwenties toegepast in het gigahertzbereik (1 GHz = 1 miljard hertz); in Europa werkt men bijvoorbeeld op 16 GHz, wat overeenkomt met een golflengte van bijna 2 cm. Een Yagi voor deze golflengte zou een straler moeten hebben van iets minder dan 1 cm, wat een onbruikbaar klein antennetje oplevert. In plaats daarvan maakt men gebruik van een parabolische spiegel die een brede signaalbundel koncenteert op een klein stralerele ment (dat echter ook weer uit dipolen bestaat).

7

Weerstanden

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

1 1 i

r^Bk m UJ u lm J •

\^

kkur

1

Ie' 2e cyfer cijfer ü

\

\ nullen

1

tolerantie in%

1

zwart

1

bruin

i

1

()

±1%

'i

rood

2

2

(K)

»2%

1

oranje

3

3

000

1

geel

4

4

0000

t

groen

5

5

00000

i

blauw

6

6

000000

1

violet

7

7

^

grijs

8

8

l

wit

9

9

l

goud

xO.1

} zilver

xO.OI

,

1 zonder

Hoeveel o h m en hoeveel farad?

Meetwaarden

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

Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient men als 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 k Q / V .

p n

-

IpiCoi (nano!

M m

-

(micro) (milli)

k M

Ikilo) - (Mega)

G

-- (Gjga)

--

10-12

.

TO tO

9 6

--

10

3

= 103 106 109

= =

een mitjoens^e van een miljoenste een miljardste

= ^ -

een miljoenste een duiEendste duizend

-

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

miljoen ^ miljard

±5% + 1(1% <• 2 0 %

Voorbeelden: bruin rood bruin zilver; 120 Q 10% geel-violet oranje-zilver: 47.000 Q - 47 kS 10% On Elex schema's: 47 k) bruin-groen groen g o u d : 1,500.000 £2 ^ 1,5 M f i 5% (in Elex-schema's: 1M51 (n Elex-schakelingen worden uitsluftend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5 % ) . Tenzij anders aangegeven worden %-wattweerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

ingang

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de k o m m a , maar ook de k o m m a zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 4 M 7 - 4,7t^F - 0.000 0047 F

uitgang massa

Hh

Kondensatoren *0,5»/o

''

chassis aan nul

zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 ^F, dus tussen

lichtnet aarde draad (geleider) verbindingen

' 1.000 000.000.000 '' " " I.OOO:ÖOO " ^ ^ ™='^<''"op de kondensstor vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; ji03 - 0 , 0 3 M F - 30 nF; 100 p (of nlOO of nit - 100 pR De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is opgebouwd: ^ 0 , 4 0 tot f 1,50.

kruising zonder verbinding

afgeschermde kabel

schakelaar (open)

drukknop (open) aansluiting (vast) aansluiting (losneembaar) meetpunt

Elektrolytische kondensatoren

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

HQ-

(elko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1/JF en lO.OOOfiF). Ze zijn echter wel gepolariseerd d.w.z. ze hebben een plus- en een min-aansluiting, die n i e t verwisseld mogen worden. Bij tantaal-elko's (een heel klein type elko) is de plus altijd de langste van de twee aan sluitdraden. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdetenlijst opgegeven. De prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van 1 0 M F / 3 5 V kost ^o ••ond f 0,40

J

l^-v , t~\y

gelijkspanningsbron (batterij, akkul lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoeltge weerstand

koptelefoon

luidspreker

spoel

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

^

spoel met kern

transformator

relais (kontakt in ruststand)

potentiometer (potmeter)

draaispoelinstrument

gloeilamp

variabele kondensator

stereopotmeter

neon lampje

zekering

^^Hi Dioden

— ^ | —

aangeduid met D, zijn de eenvoudigste halfgeleiders en l
/

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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

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

•mittti

lampio

NPN-transistor

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

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

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

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

Indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhanden is kan heel vaak gebruik worden gemaakt van een gelijkwaardig (ekwivalent) type. Geïntegreerde schakelingen (IC's) zijn vaak door verschillende fabrikanten van een in details afwijkend type-nummer voorzien. In schema's en onderdelenlijsten wordt uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 741, komt in de volgende " g e d a a n t e n " voor: ^ A 741, LM 741, MC 741, RM 741, SN 72741, enzovoorts. Elexomschrijving: 741. Het verdient aanbeveling o m IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makketijk vervangen worden),

Symbolen In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: NPN: BC 548, BC 549, BC 107 (108, 109), BC 237 (238, 239) PNP: BC 558, BC 559, BC Ml (178, 179), BC 251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële tekenafspraken ( D I N , NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , " ^ 1 " , " 1 " of " = V' genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar èn blijft de aansluiting o p de \n het elektnanicaonderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd, Elex

NEN

Speciale transistoren zijn bijvoorbeeld de fototransitor en de FET. De fototransistor kan opgevat worden als een fotodiode met versterker. De FET is een transistor die m e t een spanning (dus geen stroom) in geleiding gebracht kan worden. Zo als er bij een transistor NPN- en PNP-typen zijn, zo kennen we bij FET's N- en P-kanaal-typen.

operationele versterker (opamp)

—I i ^ O —

| T ) —

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

Fotodioae

inverter

IQ—

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

^TTjO-NAND-poort

*

(NEN-poortM

U—

is eigenlijk een omgekeerde LED; in plaats van licht te geven ontvangt deze diode licht en \even een Ijchtafhankelijke stroom. Prijs: vanaf ca. f 2,50. N-kanaal J-FET

P-kanaal J-FET ] >^J—

OR-poort (OF-poort)

Andere al
Kapaciteitsdiode

^K^

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

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

~ )

>7No-NOR-poort (NOF-poort)|

*"*

I j - i S - E X O R - p o o r t (EX-OF-poort) 1 *

thyristor

•+

G_/TAI

— \ T T r N o _

—Tl

^y^

EXNOR-poort

(EX-NOF-poort)

~ \

U _

I

-1

1

V

.