nr. 75 november 1981 / 5,75 Bfrs. 119
LED-kïok exclusief uurwerk voor fijnproevers #
00
uets-elektromca leuk en veilig tegelijk
water-ontharder elektronica tegen kalkaanslag
bedleeswekker voorkomt energieverspilling 8 '710966"002186
ELEX 7^ jaargang nr. 11 november 1989 ISSN 0167-7349 Uitgave van: Uitgeversmij. Elel
Vnoti^v; 'vk lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers
11-2
elex
Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: ing. K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers bc. Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), E. de Ruiter b c , B.M.P. Romijn b c , ing. RH.M. Baggen, ing. H.D. Lubben, ing. J.P.M. Steeman Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendrecht, ing. A.A.J.N. Giesberts, ing. A.M.J. Rietjens, ing. P.J. Ruiters, ing. M.J. Wijffels
Voor het o p b o u w e n van Elex-schakelingen hebben wij speciale standaardprinten o n t w o r p e n . Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien, dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een ontwerp uit Elex gebruikt kan worden. De gaatjes zijn geboord volgens het genormaliseerde raster 2,54 m m (1/10 inch), zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen. Elex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n :
formaat 1:
(1/4 X euroformaat), 4 0 m m X 100 m m f 7,50/Bfrs. 148
formaat 2:
(1/2 X euroformaat), 8 0 m m X 100 m m / 12,50/Bfrs. 2 4 6
SlliÉsiiiiStBlfiSI»
Redaktiesekretariaat: M. Pardo G.W.P van Linden
formaat 4Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom Vormgeving/graf. prod.: G.B.S., Beek (L)
iififeaii!yii
(1/1 X euroformaat), 160 m m x 100 m m f 20,-/Bfrs. 394 (zie afbeelding)
Voor een aantal Elex-schakelingen zijn kant en klare printen verkrijgbaar. Hieronder volgt daarvan een overzicht:
Techn. illustraties: L.M. Martin Fotografie: J.M.A. Peters Abonnementen: Th.H. Dewitte Jaarabonnement Nederland België buitenland f 57,50 Bfrs. 1190,- f 8 3 , Studie-abonnement f 4 6 , - (Bfrs. 952) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige lossenummerprijs geldt). Losse nummerprijs: Nederland f 5,75; België Bfrs. 119 Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Advertenties: R.F.G.G. Troquet (hfd. adv. expl.) M.H. Bertram-Meijering (verkoop) RJ.M. Kunkels (adm.) Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.
1986 86659 - Basisprint 86660 - 5 V netvoeding 86661 - experimenteerprint 86717 - + / - 15-volt-voeding 86681 - sinusgenerator 86688 - transistor als schakelaar 86723 - complementaire eindtrap 86687 - transistor en relais 86725 - astabiele multivibrator 86756 - mini-fm-ontvanger 86724 - bistablele multivibrator 86765 - LCD-display (universeel) 1987 86766 - ingangsverzwakker 87640 - IR audiotransmissie 87022 - LED VU meter 87636 - éénknopstreinbesturing 87653 - fruitmachine 1988 85493 - wisselstraat-indikatie 886025 - auto-audio: regelversterker 886026 - auto-audio: inschakelautomaat 886027 - auto-audio: boosterprint 86799 - testprint opamptester 886034 - DC-ontvanger 886071 - dipmeter 886077 - tiptoets-orgel 886087 - transistor-kurve-tracer 80543 - meeluisterversterker (twee stuks) 886126 - auto-servloe-module februari '89 886127 - VHF-ontvanger mei '89 896038 - dia-overvloeier november '89 896140 - IC-monitor
f i f f f f f f f f f f
34, - /Bfrs. 9,65/Bfrs. 15,20/Bfrs. 16,40/Bfrs. 12,40/Bfrs. 9,75/Bfrs. 10,40/Bfrs. 9,75/Bfrs. 10,90/Bfrs. 11,70/Bfrs. 10,60/Bfrs. 14,35/Bfrs.
670 190 300 323 244 192 205 192 218 234 212 287
i f f f f
11,20/Bfrs. 17,45/Bfrs. 6,95/Bfrs. 16,95/Bfrs. 23,75/Bfrs.
224 349 139 334 468
f f f f f f f f f f f
14,70/Bfrs. 27,75/Bfrs. 14,85/Bfrs. 18,50/Bfrs. 10,15/Bfrs. 27,70/Bfrs. 15,30/Bfrs. 40,28/Bfrs. 15,85/Bfrs. 16,30/Bfrs. 16,25/Bfrs.
290 547 293 365 200 545 301 792 312 322 321
f 29,75/Bfrs. 586 f 22,15/Bfrs. 436 f 31,60/Bfrs. 623
software: oktober '87 XSS-100 - telex voor MSX f 2 5 , - / B f r s . 493 (geformatteerde diskette met MSX.DOS.COM en COMMAND.COM opsturen) oktober '88 XSS-101 - digisimulator voor Atari 1040 ST f 2 5 , - / B f r s 493 (dubbelzijdig-geformatteerde 3'/2"-diskette opsturen) Verzend- en administratiekosten 1 5,00/Bfrs. 99 per bestelling. Elexprinten zijn in de meeste elektronica-zaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit blad, of tegen vooruitbetaling op giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V., Beek (L) (België: POR 000-017-70.26.01) o.v.v. de desbetreffende print. Ook via de "databank" (zie kolofon) kan besteld worden.
DEZE MAAND
november 1989
binnenkort r Bent u toevallig de in oktober gepubliceerd audioeindtrap aan het bouwen? Dan hebben we een prettige verrassing voor u, want hoogstwaarschijnlijk kunnen we u in het decembernummer de bijpassende voor/ regel-versterker presenteren. Wat doen we nog meer in de laatste maand van het jaar? We pikken er twee willekeurige dingen uit: Voor de echte stroomvreters onder u hebben we een simpel te bouwen "zware voeding" en voor de liefhebbers van originele schakelingen een heel geinige burokalender. De rest vertellen we u volgende maand.
inhoud
Een ouderwetse klok in een geheel nieuw jasje. De mechaniek is vervangen door digitale techniek en de wijzers door LED'S.
n A
bij het omslag Deze fraaie behuizing voor onze LED-klok is gemaakt naar een ontwerp van Karin van der Veen uit Geleen. Helaas hebben we in onze ijver een cijfertje te veel op de minutenschaal geplakt.
water-ontharder Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat met wat simpele elektronica de strijd kan worden aangebonden tegen kalkaanslag en r\r\ ketelsteen. cAj
zelfbouwprojekten 14 LED-klok — uren en minuten op een rijtje 20 water-ontharder — elektronica tegen kalkaanslag 24 kookfluit — universele akoestische temperatuurbeveiliging 28 fietsverlichtingsautomaat — verhoogt de verkeersveiligheid 32 IC-monitor — hoog/laag-tester met 16 ingangen 38 melodiegenerator — speels muziekinstrumentje voor diverse toepassingen 44 bedleeswekker — winnaar van de S^' ® prijs in de Elex-ontwerpwedstrijd
informatieve artikelen 4 5 11
fiets-elektronica Hier wordt een automaat beschreven die ervoor zorgt dat de fietsverlichting ook blijft branden als u stilstaat. Aanbevolen voor alle fietsers! Q Q
IC-monitor Handige tester die in één oogopslag de logische nivo's op alle pootjes van een IC zichtbaar maakt. Q Q
elextra veiligheid hoe zit dat? — basisberekeningen: een vervolg op Thévenin 13 'n tip — slimme parkeerschijf 23,47 marktinfo 27 kaleidoskoop 42 spoelen en kondensatoren — berekenen met de computer 48 nadenkertje 49 komponenten
elex -
11-3
Over het lezen van Elex, het bouwen van Elex-schakelingen en over wat Elex nog méér voor de lezer betekenen kan.
Databank Voor informatie en bestellingen is Elex 24 uur per dag bereikbaar via de Elex/Elektuurdatabank, op telefoonnummer 04490-71850 (behalve op maandag van 12.30 tot 16.00 uur). Voor een verbinding met onze databank hebt u drie dingen nodig, namelijk een computer, een viditel-ontvangprogramma en een telefoonmodem. De procedure is uitermate simpel: — Het databank-systeem is viditel-kompatibel (dus ook dezelfde kodes, adressen en opdrachten). — Sluit de computer aan op de modem en de modem op de telefoonlijn. — Start het viditelontvangprogramma. — Draai het bovengenoemde telefoonnummer. — Druk, zodra u een fluittoon hoort, het knopje 'data' in op de modem. Klaarl
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"^^ = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10~^ = een miljardste M = (micro) = 10~® = een miljoenste m = (milli) = 1 0 " ^ = een duizendste (kilo) = lO-' duizend M = (Mega) = 10° = miljoen 10« miljard (giga) Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden:
3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6 800 000 Q
0Q33 = 0,33 Q
Technische vragen Lezers die problemen hebben met Elex-schakelingen kunnen, behalve via de databank (zie boven), ook telefonisch vragen stellen, en wel op maandagmiddag tussen 12.30 en 16.00 uur, tel. 04490-71850. — Alleen vragen die betrekking hebben op in de laatste drie jaar in Elex gepubliceerde schakelingen komen voor beantwoording in aanmerking. — Helaas kunnen wij niet ingaan op vragen die niet rechtstreeks te maken hebben met de gepubliceerde schakeling zelf, maar met speciale individuele wensen (zoals bijv. aanpassing van onze ontwerpen op fabrieksapparaten). — Wanneer de verkrijgbaarheid van bepaalde onderdelen een probleem vormt, kijk dan eerst de advertenties in Elex en Elektuur na! — Houd uw vraag kort en zakelijk en zorg dat u de nodige meetgegevens bij de hand hebt van de schakeling in kwestie.
Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 0 0 0 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 0 0 0 0 0 5 6 F
A^l^ = 4,7 /iF = 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.
Meetwaarden Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient men als richtwaarden op te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen mogen maximaal 10% van de richtwaarden afwijken. De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 20 kQ/V.
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 " & " , , , > y,^ ,,y, ^f , , ^ y, ggnoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer. 1 1 -4
elex
Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn meestal vrij klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk na te bouwen. Voor een aantal schakelingen worden speciale printen ontworpen, waarvan een deel in kant-en-klare vorm bij ons verkrijgbaar is. Op pagina 2 vindt u daarvan een overzicht. De overige Elex-schakelingen kunnen worden gebouwd op onze standaard-printen, welke leverbaar zijn in drie formaten: Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4: 16 cm x 10 cm (Europa-formaat!
Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de onderdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. Dezich op de onderkant (soldeerzijde) van de print bevindende koperbanen zijn in de plattegrond dun gedrukt. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een standaard-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen.
Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaardonderdelen, die goed verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk 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 'A-watt-weerstanden gebruikt.
Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 a 30 wattsoldeerbout met een rechte 2 mm brede "longlife" punt. 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 6 0 % tin en 4 0 % lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de uit de bevestigingsgaten stekende aansluitdraden. Zet de soldeerbout aan en maak de punt schoon met een vochtig doekje of sponsje. 4. Verhit de beide metalen delen die aan elkaar gesoldeerd moeten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeertin toe. Het tin moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 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 draadl 8. Zet de soldeerbout uit na het solderen en tijdens onderbrekingen die langer dan een kwartier duren. 9. Moet er soldeertin worden verwijderd? Maak dan gebruik van zg. zuiglitze. Verhit het te verwijderen tin met de soldeerbout. Houd het uiteinde van de litze bij het tin. De litze " z u i g t " het tin nu op. 10. Oefening baart kunst. Weerstanden of stukjes draad zijn zeer geschikt als oefenmateriaal.
Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling: — Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Zijn de voedingsspanningsaansluitingen niet verwisseld? " Zijn de aansluitingen van halfgeleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien opgevat als het onderaanzicht van de schakeling, in plaats van het bovenaanzicht? — Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig.
Netspanning Maak voor de voeding van uw schakelingen zoveel mogelijk gebruik van een losse stekernetvoeding (net-adapter). Is dat niet mogelijk, houd u dan aan de in het artikel "Veiligheid" beschreven voorschriften. Bij reparaties of metingen aan netgevoede apparaten gelden de volgende hoofdregels: * Verwijder de netsteker uit het stopkontakt vóór het verrichten van werkzaamheden aan het apparaat. Uitschakelen alleen is niet 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.
VEILIGHEID (bron: NEN3544 Elektronische en aanverwante toestellen met netvoeding voor huishoudelijk en soortgelijk algemeen gebruik — veiligheidseisen.} De wet schrijft (terecht!) voor dat alle elektrische apparaten veilig moeten zijn, met name wat betreft elektrische veiligheid en brandgevaar. Dat geldt natuurlijk ook voor zelfgebouwde apparaten. Er is een Europese norm die grotendeels ook door Nederland is overgenomen. Niet iedereen is in het bezit van deze norm en bovendien is het interpreteren hiervan geen eenvoudige zaak. Het lijkt ons daarom verstandig deze NEN3544 — die we verder "de norm" zullen noemen — kompakt samen te vatten, waardoor het ook voor de niet-ingewijde beter mogelijk is op verantwoorde wijze een toestel op te bouwen. De veiligheidseisen hebben voor een groot deel te maken met de netspanning, 220 volt, maar ook met de temperatuur van aanraakbare onderdelen en de brandveiligheid. Alle netvoedingsproblemen kunt u vermijden door gebruik te maken van veilige (goedgekeurde! net-adapters. U bouwt dan geen direkt uit het net gevoed toestel en u hoeft zich geen zorgen meer te maken over de inhoud van de norm aangaande dit punt. Wij raden u daarom aan zoveel mogelijk adapters met een geschikt vermogen toe te passen bij zelfgebouwde schakelingen, Als het om direkt uit het net gevoede toestellen gaat, zijn voor de bouwer twee soorten isolatie van belang: klasse I (enkele isolatie, en altijd voorzien van een steker met randaarde en drie-aderig snoeri en klasse II (dubbel geïsoleerd en voorzien van een netsteker zonder randaarde), U ziet dus dat er altijd een dubbele beveiliging wordt QEëisl, enkele isolatie met randaarde of dubbele isolatie. Waar het op aan komt, is dat bij een gesloten behuizing alle aanraakbare delen (dus kast, in- en uitgaande leidingen of stekerbussen, knoppen, schakelaarhefbomen enzovoort! geen gevaarlijke spanning kunnen voeren.
Klasse I
Figuur 1 geeft enkele voorbeelden van deze zogeheten euro-chassisdelen en een bijbehorende euroapparaatsteker. Denk eraan dat deze materialen op zich EMA ook veilig moeten zijn, dus liefst voorEUR zien van KEMA-keur of VDE-keur (dat is het Duitse keurmerk). Wees hier kritisch, het kan zijn dat op bijvoorbeeld een tuimelschakelaar staat dat hij geschikt is voor 250 V, maar dat deze toch niet veilig is omdat de luchten kruipwegen op geen enkele wijze voldoen aan de norm van 3 mm voor enkele isolatie en al helemaal niet aan de norm van 6 mm voor dubbele isolatia De fabrikant bedoelt iets heel anders, n.l. dat de schakelaar niet stuk gaat bij 250 volt) Gebruikt u geen speciale net-entree, maar sluit u het netsnoer direkt aan op het apparaat, dan moet dit zijn voorzien van een deugdelijke trekontlasting. Figuur 2 geeft twee voorbeelden van trekontlastingen die voldoende bescherming bieden tegen schuren, torsie en trek op de bevestigingspunten. Denk eraan dat u apparaten van klasse I altijd voorziet van een drie-aderig snoer met daaraan een steker mèt randaarde en hiervoor nooit een snoer met aangegoten euronetsteker zonder randaarde gebruikt! De laatste passen zowel in stopkontakten (wandkontaktdozen! zónder als mèt randaarde en mogen daarom alleen voor dubbel geïsoleerde (klasse-ll-japparaten worden gebruikt. Voor de duidelijkheid: figuur 3 toont een steker met randaarde (links! en een euro-netsteker zonder randaarde (rechts).
K
Schakelaars Toestellen die niet voldoen aan de drie hierna te noemen voorwaarden moeten worden voorzien van een dubbelpolige netschakelaar. 1) Een enkelpolige netschakelaar is toegestaan voor toestellen die zijn voorzien van een voedingstransformator met gescheiden primaire en sekundaire wikkelingen.
Kort samengevat komt de norm op het volgende neer; Klasse-l-isolatie vereist dat alle geleidende aanraakbare delen deugdelijk worden geaard. Verder moet de isolatie tussen de netspanning en ieder aanraakbaar deel een testspanning van minstens 2120 V (topwaarde! kunnen doorstaan. Om te voorkomen dat doorslag optreedt door de lucht of over het isolatiemateriaal, moet er tussen de netspanning voerende delen en de aanraakbare delen een lucht- of kruipweg worden aangehouden van tenminste 3 mm. De lucht- of de kruipweg is de kortste afstand Idoor de lucht of over de isolatie! tussen het öeel waar de netspanning op staat en het deel dat aangeraakt kan worden.
Klasse II Ook hier in het kort de eisen; een isolatie die 4240 Vt doorstaat, hetgeen een lucht- of kruipweg vereist van tenminste 6 mm ( 2 x 3 mm!. Tevens moeten de draden die verbonden zijn met de netspanning voorzien zijn van een isolatielaag die voldoet aan de eisen voor dubbele isolatie.
Figuur 2. Een netsnoer moet voorzien zijn van een goede trekontlasting.
De praktijk Een van de belangrijkste vuistregels is het zoveel mogelijk gescheiden houden van het gedeelte van de schakeling dat de gevaarlijke spanning voert (meestal dus 220 V) en het overige gedeelte. Probeer het deel met gevaarlijke spanningen zo kompakt mogelijk te houden. Wij raden u aan om een net-entree te gebruiken waarin de zekering, en liefst ook de netschakelaar, geïntegreerd is.
Figuur 3. Een staker met randaarde (links) en een euro-netsteker {rechts).
2! Een funktieschakelaar (hiermee wordt een aan/uitschakelaar bedoeld die niet in het 220-V-circuit is aangebracht) is toegestaan als de voedingstransformator gescheiden wikkelingen heeft en het verbruik van het toestel in de " u i f stand niet meer dan 10 W bedraagt. Wel moet er voor zijn gezorgd dat duidelijk zichtbaar is (bijvoorbeeld d,m.v, een LED) wanneer de steker in het stopkontakt zit en er dus netspanning aanwezig 3! Er is geen netschakelaar vereist als het opgenomen vermogen bij normaal gebruik niet meer dan 10 W bedraagt of wanneer het toestel bedoeld is voor kontinu-bedrijf (klok, antenneversterker). Smeltveiligheden en spoelen, kondensatoren en weerstanden voor storingsonderdfukking hoeven echtet niet te worden uitgeschakeld. Hoewel het niet voorgeschreven wordt, is het in dit verband wel aan te bevelen om een primaire zekering voor de schakelaar te monteren. Een defekte netschakelaar is dan ook beveiligd.
Bedrading Bij de bedrading van het 220-V-gedeelte moet men zeer zorgvuldig te werk gaan. Gebruik netsnoer of montagesnoer van tenminste 0,75 mm^ met een isolatie van tenminste 0,4 mm. Netsnoer met 2 lagen isolatie verdient de voorkeur. De draad moet ook mechanisch stevig zijn bevestigd; alleen solderen is niet voldoende! De draad dient u door een soldeeroogje te steken, om te buigen en dan te solderen. Ontbreken soldeeroogjes, dan kunt u na het solderen een extra versteviging aanbrengen met krimpkous. Geschikt zijn ook kabelschoentjes die met een speciale tang worden dichtgeknepen en dan niet meer hoeven te worden gesoldeerd. U mag de draden van het netsnoer nooif direkt op de print vastsolderen. Wie een klasse-l-apparaat bouwt, moet ook speciale aandacht besteden aan de randaarde. Gebruik een geel/groene geïsoleerde draad, die zo lang moet zijn dat, als er aan de bedrading wordt getrokken, de aarddraad als laatste wordt losgetrokken. De randaarde moet deugdelijk zijn verbonden met alle elektrisch geleidende delen die aanraakbaar zijn. "Deugdelijk" kan dus inhouden dat u bijvoorbeeld de frontpiaat wel degelijk moet voorzien van een eigen aarddraad die met de binnenkomende randaarde is verbonden. Is de frontplaat echter d.m.v. metalen schroeven en metalen delen verbonden met een deel van de behuizing dat al geaard is, dan kunt u dit achterwege laten. Let vooral ook op metalen assen van potmeters of schal<elaars. Ook die mogen geen gevaar voor aanraking opleveren! Ook als er een storing optreedt, mag er geen gevaar voor de gebruiker ontstaan. Kortgesloten uitgangen, defekte gelijkrichterbruggen en andere fouten die kunnen optreden in het apparaat, mogen geen gevaar opleveren. De temperatuur van aanraakbare delen mag niet te hoog worden en er worden ook eisen gesteld aan de brandveiligheid. Dit alles kan worden bereikt door een juiste keuze van zekeringen (smeltveiligheden), een voldoend stevige mechanische opbouw, de keuze van juiste isolatiematerialen en voldoende koeling (d.m.v. ventilatie, koellichamen). Laat dus geen zekeringen weg die wel in het schema staan. Voor het zelf dimensioneren van de primaire zekering kunt u als vuistregel aanhouden dat de waarde van de trage zekering niet meer mag zijn dan 1,25 x InomJnaai. Bij meerdere sekundaire wikkelingen kan het nodig zijn om, met het oog op brandgevaar of een te hoge temperatuur, ook sekundair (snelle! zekeringen aan te brengen (Izekering = inominaal). Zit er een eiko achter de sekundaire zekering, dan is het beter een trage zekering te gebruiken in verband met de optredende laadstromen. Om nog even terug te komen op ventilatie: Houd punten die de netspanning voeren ver van ventilatiegaten, want ook een naar binnen gestoken schroevedraaier of een naar binnen vallende metalen ketting mag niet in aanraking komen met spanningvoerende delen. Apparaten moeten stevig worden gebouwd. Een val op de tafel van 5 cm hoogte moet ook na meerdere keren geen enkele schade opleveren. Ook na flink rammelen moeten de trafo, de voedingselko en andere essentiële komponenten nog vast op hun plaats zitten. Gebruik geen twijfelachtige of brandbare materialen waaruit gassen kunnen vrijkomen (zoals limonaderietjes als isolatie voor blanke draad, of hout en papier). Schroeven die te lang zijn, moet u inkorten; soms komen die gevaarlijk dicht bij andere komponenten.
Transformatoren
Figuur I. Enkele euro-chassisdelen en een euro-apparaatsteker. Hiermee is de netspanning op een veilige manier aan te sluiten. Deze zijn overigens bedoeld voor klasse-lapparaten. Bij klasse-ll-apparaten mag er geen aardpen in het chassis-deel zitten.
In de figuren 4 en 5 hebben we getekend hoe een transformator met inachtneming van de veiligheidseisen kan worden aangesloten. Met de aanduiding 1 en 2 geven we respektieveiijk aan of er tussen de aangegeven punten een enkele of een dubbele isolatie moet worden toegepast, In principe mogen de in de figuren getekende netschakelaars enkelpolig zijn, omdat alle getekende trafo's
gescheiden wikkelingen hebben. Als we er van uitgaan dat deze trafo's kortsluitvast zijn, dan verklaart dat ook de afwezigheid van een primaire zekering. Als u een "gewone", niet kortsluitvaste trafo gebruikt, dan is een primaire zekering noodzakelijk.
Opschriften Bij alle professionele apparaten ziet u steeds diverse opschriften. Verplicht zijn de volgende: Bij iedere zekering (ook als die op een print zit! moet de stroomwaarde staan vermeld en of het een snelle (F! danwei een trage (T) zekering moet zijn. Verder dient men op de buitenzijde (maar niet op de bodem! te vermelden: de identiteit van het toestel (dit kan een naam of een nummer zijn), de netspanning (bijv. 220 V — ! en de frekwentie (bijv, 50 Hz!. Mag het apparaat alleen op wisselspanning worden aangesloten, dan moet u het wisselspanningssymbool (~) vermelden.
Veilig werken Het voorgaande verhaal gaat vooral over de veiligheid van het apparaat tijdens
gebruik, maar zodra u de kast open schroeft ontstaat een heel andere situatie. Uiteraard raden we u aan de steker uit het stopkontakt te trekken voordat de kast wordt opengeschroefd. Maar aangezien er dan niets te meten valt, zal toch de steker weer aangesloten moeten worden. Voor uw persoonlijke veiligheid is het dan prettig als de lichtinstallatie is uitgerust met een aardlekschakelaar van hoogstens 30 mA. Het is ook mogelijk om een steker of tafelkontaktdoos te gebruiken met een ingebouwde aardlekschakelaar, Aardlekschakelaars die gevoeliger zijn dan 30 mA zijn alleen nodig indien te verwachten is dat de lekstroom kleiner blijft dan 30 mA. In de praktijk zal dit zelden voorkomen.
Oit uittreksel is door de redaktie met zorg samengesteld. Toch kunnen wij geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden ten aanzien van de juistheid van de informatie, noch de eventueel daaruit voortvloeiende gevolgen.
Figuur 4. I-let gaat iiier om een klasse-l-toestel dat via een dubbel geïsoleerde transformator wordt gevoed. Alle aanraakbare en geleidende delen moeten worden geaard. De uitgangen hoeven in dit geval niet te worden geaard.
Figuur 5. Voor een k/asse-ll-toGstei is het i/oor wat betreft de trafo erg simpel: u monteert een dubbel geïsoleerde trafo. U kunt hier ook zien dat de isolatie tussen punten die deel uitmaken van het 220-V-circuit, niet vergroot hoeft te worden.
Figuur 6. Het meest praktische is het bouwen van een klasse-ll-toestel. In deze figuur hebben we de knelpunten van kommentaar voorzien. II Gebruik een netsnoer met aangegoten euro-netsteker. 21 Het netsnoer wordt via een deugdelijke trekontlasting naar binnen geoerd. 3) De zekeringhouder. De omgeving van de zekering is ook een prima plaats om type, "soort" netspanning, en de waarde van de zekering te vermelden (uiteraard aan de buitenzijde van de kast). 4/ De netschakelaar. De lucht- en kruipweg tussen de kontakten en het chassis moet minstens 6 mm zijn. Gebruik geen metalen knoppen, deze zijn in de meeste gevallen onvoldoende geïsoleerd. 5) De draden dóór de soldeerogen steken en solderen. 6) Breng een kous aan voor dubbele isolatie. 7} De afstand tussen de primaire kontakten tot de kern en de rest van de omgeving moet minstens 6 mm (lucht- of kruipweg/ zijn. 81 Gebruik snoer met tenminste 0,4 mm isolatie en een kerndoorsnede van 0.75 mm. 91 Aan de print en de schakeling worden geen bijzondere eisen gesteld. Uiteraard moet de print wel stevig worden bevestigd. 101 De massa van de schakeling mag worden aangeraakt, omdat de nettrafo voor voldoende veiligheid zorgt (als dit tenminste een veiligheidstrafo is). 11) De kast mag best van metaal zijn, immers het primaire circuit is met een dubbele isolatie van de omgeving gescheiden. Kunststof heeft echter de voorkeur.
elex
11-5
HOE ZIT DA T?\
basisbetekeningen
een vervolg op Thévenin In het augustus-nummer hebben we u laten zien dat het doorrekenen van komplexe weerstandsnetwerken een stuk gemakkelijker gaat als de rekenwijze van meneer Thévenin gebruikt wordt. Deze keer gaan we u laten zien waar we zo'n rekenpartij in de praktijk voor kunnen gebruiken. Voordat we daaraan beginnen, moeten we nog weer even terug naar de vorige aflevering. Een groot aantal lezers maakte ons er op attent dat we aardig geblunderd hebben bij het opstellen van tabel 1 en figuur 5. Bij het aflezen van de rekenmachine (ook wij moeten zon ding gebruiken) is er niet goed gelet op de juiste plaats van de komma. Het gevolg hiervan was dat de gegeven antwoorden een faktor tien te laag zijn. Voor de goede orde geven we dus nu de korrekte stromen: Il = -30,6 mA, 12 = 32,5 mA en 13 = 1,9 mA. Het tweede punt waar we nog op terug moeten komen, is het vraagstuk aan
het einde. Hierbij was het de bedoeling dat u met de regels van Thévenin de stroom door R7 berekende (zie figuur 1). Om te beginnen gaan we eerst de Thévenin-spanning bepalen. Daarvoor denken we R7 weg en zetten een voltmeter op de opengekomen plaats (zie figuur 2). Aangezien er door een (ideale) voltmeter geen stroom loopt, vloeit er dus ook geen stroom door R5 en R6, zodat de spanning over deze weerstanden O V bedraagt. Dat wat de voltmeter dus aangeeft, is de spanning over R3 en die is gelukkig vrij simpel te berekenen. Weerstand R3 staat immers in serie met Rl, R2 en R4 en deze laatste drie
O "'"() '—I 2on|—1—I 2on
R2
'l—H 2on I—gA
R5
2on I—m-\ 2on[—c>A
V
40V +
Q
>ih
th R4
R6
•H
2on|—AB 896142X-12
elex -
11-11
20V +
75V
O
Uth
75V
J^Q^ Rth
vormen samen ook een weerstand van 60 Q (Rl + R2 + R4). Dit betekent dat we in feite over de voeding van 40 V een serieschakeling van twee gelijke weerstanden hebben, hetgeen inhoudt dat er over elke weerstand de halve voedingsspanning staat. Hiermee hebben we dus bepaald dat Uth 20 V bedraagt, zodat we verder kunnen gaan met Rth. Zoals de theorie van Thévenin voorschrijft, moeten we voor de bepaling van deze weerstand de spanningsbron vervangen door een kortsluiting. Hoe de schakeling er dan uit komt te zien, toont figuur 3. Uitgaande van deze tekening is het echt niet moeilijk om te berekenen wat de ohm-meter zou aanwijzen. Parallel aan R3 staat immers nu de serieschakeling van Rl, R2 en R3 (in totaal 60 Q), zodat we R l . . . R4 kunnen vervangen door één weerstand van 30 Q (60 Q parallel aan 60 Q is natuurlijk 30 Q). In serie met deze vervangingsweerstand staan R5 en R6 zodat de totale vervangingsweerstand van de schakeling 30 Q -H 20 Q -(- 20 Q =: 70 Q wordt. Hiermee hebben we dus alle komponenten uit het Thévenin-vervangings schema bepaald en kunnen we deze waarde gaan invullen, zoals in figuur 4 te zien is. Aan de hand van dit schema valt gemakkelijk te berekenen dat er een stroom gaat lopen van 20 V : (30 Q -h 70 Q] = 0,2 A.
Een laatste voorbeeld In figuur 5 ziet u een schakeling die zonder de methode van Thévenin haast niet op te lossen is. Willen we bijvoorbeeld de stroom door Rx berekenen, dan zullen we op de konventionele manier moeten gaan werken met drie vergelijkingen met drie onbekenden. Dit vraagt meer dan een pagina om alles uit te leggen, terwijl er bij Thévenin slechts drie figuren noodzakelijk zijn en de totale rekenklus daarnaast ook nog eens gemakkelijker is. Allereerst beginnen we weer 11-12 - elex
met het verwijderen van de weerstand waar de gevraagde stroom door loopt (Rx dus). Hiervoor in de plaats denken we een voltmeter en zoals in figuur 6 is aangegeven, zal deze op 25 V gaan staan. Vervolgens vervangen we de spanningsbron door een kortsluiting, zodat we Rth kunnen bepalen. In figuur 7 hebben we aangegeven hoe de schakeling dan wordt en hiermee is het niet moeilijk om te zien dat Rth 6,667 kQ bedraagt. De laatste stap is nu de berekende waarden voor Uth en Rth in het Théveninvervangingsschema zetten, waarna de gevraagde stroom als volgt berekend kan worden: = 25 V : (10 kQ + 6,667 kQ) = 1,5 mA IRX
Thévenin in de praletijk U ziet dat de theorie van Thévenin ons het leven een stuk gemakkelijker maakt. Toch blijft het de vraag wat we in feite met deze rekenwijze moeten. Schakelingen zoals in figuur 5 zult u immers zelden toegepast zien en mocht dat dan toch eens het geval zijn, dan zijn alle waarden al keurig berekend zodat de schakeling precies doet wat verondersteld wordt en hoeven we ons nergens meer druk om te maken. Toch willen we u een praktisch voorbeeld laten zien waarbij Thévenin gebruikt dient te worden. Zoals in figuur 9 te zien is, gaat het om een eenvoudige splitter voor TV's. Toch moet deze simpele schakeling, zoals we die een paar jaar geleden al eens beschreven hebben, aan een aantal voorwaarden voldoen, wil er sprake zijn van een korrekte aanpassing van de twee TV's op de kabelaansluiting en van de kabel op de splitter (zie Elex november 1987). Wat is namelijk het geval: de weerstanden van de splitter moeten zo gedimensioneerd zijn dat het signaal keurig in twee gelijke porties verdeeld wordt (TVl moet evenveel spanning aangeboden krijgen als TV2). Daarnaast
moeten de weerstanden een zodanige waarde hebben dat de kabelaansluiting het totaal als een weerstand van 75 Q ziet (overeenkomend met de karakteristieke uitgangsimpedantie van de kabel) en dat de Théveninvervangingsweerstand voor zowel TVl als TV2 ook 75 Q bedraagt. U ziet dat we hier in feite het omgekeerde gaan berekenen. Van het vervangingsschema in figuur 10 weten we nu immers dat Rth 75 Q moet bedragen en dat U* gelijk moet zijn aan de halve ingangsspanning. Kijken we nu naar figuur 11, het vereenvoudigde schema van de schakeling, dan zien we dat de drie takken in feite identiek zijn. Wanneer we namelijk voor het bepalen van Rth de spanningsbron kortsluiten, dan zijn alle drie takken volkomen gelijk, omdat de ingangsimpedantie van de TV's ook gelijk is aan de uitgangsimpedantie van de kabel. Hieruit kunnen we konkluderen dat de drie weerstanden R dezelfde
waarde moeten hebben (vanuit elke Ri gezien moet de schakeling immer 75 Q zijn). Met dit gegeven kunnen we nu vrij gemakkelijk de juiste waarde voor de weerstanden R bepalen. Laten we bijvoorbeeld uitgaan van TVl. In dat geval vervangen we de spanningsbron door een kortsluiting en verwijderen we de Ri van TVl. De Rih wordt nu bepaald door de weerstand R in de tak van TVl plus de parallelschakeling van twee gelijke serieschakelingen van R -I- Ri. In formulevorm wordt dit:
Slimme parkeerschijf
Er zijn namelijk losse batterij-uurwerkjes in de handel, die vrij gemakkelijk misbruikt kunnen worden om een parkeerschijf te maken die zichzelf verstelt. Hoe u dat kunt doen, tonen de illustraties. Zoals u kunt zien is het een kwestie van knippen en plakken, zodat verdere tekst en uitleg niet noodzakelijk is. Werk het geheel wel dusdanig af dat oom agent niet in de gaten heeft wat er met de parkeerschijf aan de hand is, want hetgeen u doet, blijft verboden. (886124 XI
In een groot aantal plaatsen is het gebruik van een parkeerschijf verplicht om te voorkomen dat er te lang geparkeerd wordt. Om de auto toch langer te kunnen laten staan, moet men eigenlijk eerst weer een stuk rijden (aan het verkeer deel nemen, zoals dat in de wet omschreven staat) en daarna opnieuw een plekje zoeken. Veel mensen doen dit niet en verstellen alleen de parkeerschijf, onder het motto: wie heeft mij gezien. Behalve het feit dat deze manier van handelen toch nog een bon kan opleveren, kleven er nog meer nadelen aan. Op gezette tijden moet er immers naar de auto gelopen worden om de schijf aan te passen. Het eerste bezwaar is wat moeilijk te voorkomen, maar gelukkig is er voor het tweede wel een oplossing.
Rth - l/2(Ri + R) -H R Dit kunnen we als volgt verder uitwerken: Rth = 1/2 Ri -H 1/2 R + R Rth = 1/2 Ri + 1,5 R Wanneer we nu de waarden voor Rth en Ri invullen, dan krijgen we: 75 Q = 37,5 Q -h 1,5 R
Hieruit volgt: 1,5 R = 37,5 Q R = 25 Q Nu we weten welke waarde de drie weerstanden in de splitter moeten hebben, kunnen we nog snel even kontroleren of Uth ook overeenkomt met hetgeen we verwacht hadden. Daarvoor gaan we weer terug naar figuur 11. Wanneer in deze schakeling Ri van TVl vervangen wordt door een voltmeter, dan zal deze de spanning over R plus Ri van TV2 aangeven. Deze spanning is gelijk aan de helft van de ingangs spanning, waarmee we het probleem dus opgelost hebben. Wie de schakeling nu wil gaan bouwen, stuit op een klein probleem. In de E12reeks zitten namelijk geen weerstanden van 25 Q. De dichtstbijzijnde waarde is echter 27 Q, zodat de afwijking van de theoretisch juiste waarde gelukkig toch beperkt blijft.
uitsnijden uren wijzer vastplakken op schijf
elex -
11-13
LED-klok uren en minuten op een rij
Als het over klokken gaat, denkt iedereen autonnatlsch aan de welbekende wijzeruurwerken of digitale cijfer-klokken. Als we naar de geschiedenis van de klok gaan kijken, dan zien we dat het ook anders kan. Eén van die ouderwetse vormen hebben we in een nieuw jasje gestoken, waarbij rijkelijk gebruik is gemaakt van de digitale techniek. In de loop der eeuwen zijn er al heel wat verschillend klokken geweest. Denk maar aan de zandloper, de zonnewijzer, de waterklok, etc. Een ding hadden ze echter allemaal gemeen: op de een of andere manier was het mogelijk om af te lezen hoe laat het was. Een groot aantal van de exotische klokken is ondertussen verhuisd naar het museum, omdat heden ten dage de nauwkeurigheid groot moet zijn en het display gemakkelijk moet kunnen worden afgelezen. Toch zie je zo af en toe nog klokvormen opduiken die herinneren aan lang vervlo11-14 - elex
gen tijden. Neem bijvoorbeeld de balletjesklok, die onder andere verkocht wordt door die winkels waar je alleen mag kijken. Dit buitenissige geval geeft de tijd aan met behulp van een aantal kogels die in verschillende scharnierende gootjes liggen. Aangezien zo'n klok door de komplexe mechanische konstruktie vrij moeilijk zelf te maken is, hebben we een elektronische variant hierop bedacht. Uiteraard niet met kogels, maar met 29 LED's.
Het display Hoe we het uiterlijk van onze digitale balletjesklok had-
den voorgesteld, hebt u al kunnen zien op de diverse foto's. Voor de uitleg van de tijdaanduiding gaan we naar figuur 1, een ontwerp voor de frontplaat. Zoals te zien, zijn de 29 LED's verdeeld in vier groepen: namelijk 12 om de uren aan te geven, 6 voor de 10-minuten, 10 voor de minuten en tenslotte één LED die al knipperend de sekonden laat zien. Hoe kunnen we nu precies zien hoe laat het is? Stel het is 3.54 uur. In dat geval brandt in de bovenste balk de derde LED (3 uur), in de middelste serie de laatste LED (50 minuten) en in de onderste rij de vijfde LED
(4 minuten). Bij andere tijden branden er natuurlijk andere LED's, maar de tijdsaanduiding wordt dus steeds verkregen door de waarden van de oplichtende LED's bij elkaar op te tellen.
Globale werking Wie al wat verder gebladerd heeft, zal gezien hebben dat het schema van onze alternatieve klok toch vrij uitgebreid is. Vandaar dat we eerst globaal gaan bekijken hoe de "balletjes rollen". Hiervoor hebben we het schema een stuk uitgekleed, zodat alleen de belangrijkste onderdelen overblijven. Figuur 2 toont dit "naakte"
Figuur 1. De uitlezing van de Iflolt wijkt betiooriijli af van hetgeen we gewend zijn. Als het bijvoorbeeld 11.45 uur is, dan brandt LED 11 op de bovenste rij, LED 40 op de middelste rij en LED 5 op de onderste rij. De tekening kunt u overigens ook gebruiken voor de frontplaat van het kastje.
OOOOOOOOOOOO "«" 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1
12 10 minuten
oooooo o 10 20 30 40 50
minuten
oooooooooo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Q
sekonde
Figuur 2. De basis van de klok wordt gevormd door een zestal IC's, namelijk een 50en een 60-deler die van de 50 Hz van het lichtnet een blokspanning maken met een periodetijd van 1 minuut, vervolgens een tienteller waarop tien LED's aangesloten zijn die de minuten aangeven, daarna een zesteller met LED's voor de 10-minuten en tenslotte een 12-teller voor de uren.
set 10 min. min.
uren
i|g<
7\
7\
^
w/
Figuur 3. In de 4566 zit een tiendeler en een omschakelbare 5/6-deler.
J50HZ QOA PuiM Shap«r
C
°'A Q2A Q3A
3Q
«o SQ
6o
H
H.»to^—r>o—cT^^7-5/6 C o n t r o l O -
QOe
Q2B
10 LED's voor minuten
O-
Monott«bl« Multivibraior
3—c{^>!5oQ„ 896139X • 14
schema en voor de bespreking beginnen we bovenaan. Vanaf de voedingstrafo wordt een 50 Hz wisselspanning afgetakt en toegevoerd aan ICl (de klok kan daarom niet met een gelijkspanning gevoed worden). Dit IC, een 4566, deelt het ingangssignaal door 50, zodat er een blokspanning met een periodeduur van 1 sekonde ontstaat. Met een tweede 4566 (IC4) wordt het 1-Hz-signaal vervolgens door 60 gedeeld, hetgeen een pulserend signaal oplevert met een periodeduur van 1 minuut. Let op: zowel ICl als IC4 zijn van het type 4566, alleen deelt de ene door 50 terwijl de ander door 60 deelt. Hoe dit mogelijk is, toont het blokschema van dit IC (figuur 3). In het in-
wendige zitten naast een monostabiele multivibrator, die we overigens niet gebruiken, een tweetal tellers. De eerste deelt het signaal dat op ingang CA aangeboden wordt eerst door twee (QOA), dan door vier (QIA), vervolgens door acht (Q2A) en tenslotte door tien (Q3A). Bij de tweede is de procedure nagenoeg identiek, alleen ontbreekt Q3B, waardoor het IC maximaal door 8 zou kunnen delen. Deze deelfaktor haalt de teller echter niet, omdat er al bij vijf of bij zes klokpulsen op de CB-ingang een reset-puls opgewekt wordt, zodat de tweede teller slechts door 5 of 6 deelt. Welke deelfaktor precies gehanteerd wordt, is afhankelijk van het nivo op pen 11. Is dit "hoog", dan wordt er door vijf gedeeld elex -
11-15
4 PWR • up
CLOCK _/~V
I
uurputs -0"
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
0
rr m
••2'
•
m
3-
m
•4
m
S'
rn
6'
m
7
m
•8
q-
-
I D23 I -
I D24 I -
-
I -
I -
|D17
|D18
I D25 I I -
|D19
| D26 | I -
|D20 |
| D27 | -
|
| D28 | -
D21 | -
|
|D22|
^T^ \
CARRYOUT
Timing diagram
1 for
" ' ' tIC7 "'
OI OI OI 1 I 1 1 2 I 2 I 3 I 3 I 4 I 4 I 5 I 5 I
4017 CLKIC7 =
896139X - 1 5
en is dit "laag", dan deelt de teller door zes. Om tenslotte het totale IC door 50 of 60 te laten delen, verbinden we de Q3A-uitgang met ingang CB en zetten het juiste nivo op pen 11. Na dit korte intermezzo gaan we weer snel terug naar onze klok. Zoals gezegd, staat er op uitgang Q2B van IC4 een blokspanning met een periodeduur van 1 minuut. Dit signaal verdwijnt in IC3; een zogenaamde Johnson-counter met tien gedekodeerde uitgangen. Wat men onder dekodering verstaat, is te zien in figuur 4. Als er op de klokingang een blokspanning gezet wordt, dan worden de uitgangen Qo tot en met Qg achtereenvolgens gedurende een periode van het kloksignaa! "hoog". Sluiten we LED's op alle uitgangen van het IC aan, dan ontstaat er zo een soort looplichtje en dat is net wat we nodig hebben. Bij een periodeduur van het kloksignaal van 1 minuut brandt elke LED namelijk 60 sekonden en hebben we zo een minutenteller'gekregen die van O tot en met 9 loopt, daarna terugspringt en weer van voren af aan verder gaat.
10 minuten
en
uren
In figuur 4 hebt u kunnen zien dat een 4017 ook een zogenaamde carry-outuitgang heeft, waarvan het nivo elke keer van laag naar hoog gaat als de teller van 9 terug naar O springt. 11-16 - elex
Deze opgaande flank kunnen we perfekt gebruiken om een tweede 4017 mee te sturen. Deze ontvangt dan om de 10 minuten een klokpuls, zodat de LED's aan de uitgangen keurig de blokken van tien minuten aangeven. Er is echter een klein probleem. De 4017 telt tot tien, terwijl er maar zes blokken van tien minuten in een uur zitten. Gelukkig is het mogelijk om de 4017 te resetten, zodat de totale teller weer op nul terugspringt. We moeten er alleen voor zorgen dat dit resetten op het juiste moment gebeurt. Hoe dat moet, toont figuur 2. Te zien is dat Qe (de zevende uitgang) verbonden is met de reset-ingang, hetgeen tot gevolg heeft dat het IC zichzelf op nul zet op het moment dat Qe "hoog" wordt. Daardoor verschijnt op uitgang Qe elk uur een naaldpuls. Met deze korte puls sturen we tenslotte een derde 4017, die zo als urenteller dienst gaat doen. Ook bij deze teller ontstaan er problemen met betrekking tot het aantal uren per halve dag en de hoeveelheid uren die de Johnsoncounter kan tellen. Een 4017 gaat immer maar tot tien, terwijl dit er voor een klok minstens 12 hadden moeten zijn. Om dit probleem op te lossen, hebben we een truuk moeten uitvoeren. In plaats van de uurpuls rechtstreeks aan de derde 4017 aan te bieden, voeren we dit signaal eerst
0FF2
nog naar een flipflop die ajs tweedeler geschakeld is (Q terug voeren naar de data-ingang levert een tweedeler op). Dit heeft tot gevolg dat de counter niet elk uur verspringt, maar slechts een maal per twee uur. Als we nu vervolgens het IC tot zes laten tellen (resetten als Qe "hoog" wordt) en met het Q- en ^-signaal uit de flipflop een tweetal transistoren sturen die op hun beurt de LED's D17.D22 of D23. . . D28 met massa verbinden, dan is het probleem uit de wereld. Ga maar na: door de eerste klokpuls wordt FFl geset, zodat de Q-u]tgang "hoog" wordt en de Q-uitgang laag. T2 gaat daardoor geleiden zodat één van de LED's D23. . . D28 gaat branden. Als de Q-uitgang van FFl "hoog" wordt, ontvangt FF2 een set-puls, waardoor de Q-uitgang hoog wordt (IC7 ontvangt een telpuls) en Tl niet_aangestuurd wordt, omdat Q "laag" is. Bij de volgende telpuls klappen FFl en FF2 om, zodat nu Tl gaat geleiden en er één van de LED's D17. . .D22 gaat branden. IC7 ontvangt nu geen telpuls en blijft dus op de vorige stand staan. Pas bij de derde telpuls vanuit 1C5 komt er op de klokingang van IC7 een opgaande flank te staan, zodat de counter één plaats verspringt. De oplettende lezers zullen zich nu vast en zeker afvragen waarom we de schakeling met twee flipflops uitge-
Figuur 4. Het timing-diagram van de 4017. Te zien is dat na elke opgaande flanit van liet kloksignaal een volgende uitgang "hoog" wordt. Figuur 5. Door twee extra flipflops is het mogelijk om een tienteller tot 20 te laten tellen en dus ook tot 12 als er op het juiste moment gereset wordt.
Figuur 6. Het uiteindelijke schema van de Idolt bevat ooi€ een aantal onderdelen om de uitlezing gelijlt te zetten, een power-up-resetschakeiing, zodat de klok na liet inscliakelen van de voeding op 12.00 uur begint en uiteraard een voedingseenheid die er voor zorgt dat het apparaat vanuit een 12-Vwisselspanningbron gevoed kan worden.
6 10V©
cJ ~;
© © cJ
@ © CloL ® ® ®
IC7
IC5 IC4 ^
IC6 ~
IC3 102 IC1
C8 =
k? ? M T M T I r I I r
Onderdeleniiist
896139X • 13
voerd hebben. Als Tl aan de Q-uitgang van FFi hangt, werkt het immers ook. Aangezien er echter in een 4013 twee identieke flipflops zitten, hebben we een aardigheidje bedacht waarbij dit tweede gedeelte een toepassing krijgt. Als we er namelijk voor zorgen dat tijdens het inschakelen van de voedingsspanning deze tweede flipflop geset wordt (hiervoor hangen we de data ingang even op een hoog nivo) en er tegelijkertijd voor zorgen dat FFI gereset wordt, dan zijn gedurende het eerste uur de beide transistoren niet aktief en branden er geen urenLED's. Hierdoor kunt u de klok op exakt 12 uur in werking stellen en dan loopt hij meteen gelijk. Zonder FF2 had u de klok op 1 uur moeten inschakelen om hetzelfde doel te bereiken.
maar dit vonden we minder fraai. In figuur 5 hebben we de werking van de twee flipflops en IC7 als funktie van de tijd grafisch weergegeven. Ook uit deze figuur kunt u herleiden dat IC7 eens per twee uur doortelt, maar dat de flipflops er voor zorgen dat er per uur toch een andere LED gaat branden.
De rest Nu we weten hoe het feitelijke klokgedeelte werkt, wordt het tijd om naar het uiteindelijke schema te gaan. Wie goed kijkt, zal de overeenkomsten tussen het schema in figuur 2 en dat in figuur 6 snel ontdekken, maar er zijn wat extra's. Het belangrijkste deel dat toegevoegd is aan het eenvoudige schema, wordt gevormd door S I . . . S3,
NI.. .NSendeRCnetwerkjes onder de schakelaars, die voor kontaktdender noodzakelijk zijn. Hiermee zijn we in staat om de klok gelijk te zetten, iets dat met het basisschema in figuur 2 niet mogelijk is. De werking van dit stuk is de eenvoud zelve: Het 1-Hzsignaal dat uit ICl komt, wordt via R18 toegevoerd aan de schakelaars. Van daaruit wordt het via de poorten N I . . . N3 naar de klokingangen van de tellers geleid (uiteraard als er een schakelaar ingedrukt wordt). Zoals te zien is, staan op de tweede ingang van de poorten respektievelijk de minuten-, tien-minuten- en urenpulsen. Het doel van de drie EXOR's is de signalen naar de klokingangen van IC3, IC5 of IC7 te voeren, zonder dat ze last van elkaar hebben. Zouden we de
R1,R18 = 18 kQ R2,R5,R6 = 1 MÖ s. R3,R4,R8,R14,R15S 390 Q 'M R7,R13 = lOOkQ ' R9 = 12 kQ R10 = 8,2 kQ R i l = 47 kS R12 = 1 2 0 k S lli R16,R17 = 27 k Q . i l C l = 47 nF C2 . .C4,C7,C10. . 100 nF C5 = 2,2 nF ce = 220 fiF/25 V
.OBS
C8 = 1 0 0 M F / 1 6 V.: C9 = 10 (.(F/ie v l Dl . . . D 2 9 = LEDi D30,D35...D38 3 1N4001 D31...D34 = 1 T1,T2 = BC 547 : : ' ' " l i i P [C1,IC4 = 4566 SÉfC2 = 4070 IC3,!C5,IC7 = 4 0 1 : f B ï i . IC6 = 4013 '^IHiB* tC8 = 7810 S1 . . . S3 = data-swttch aansiuitbusje voor voedingsspanning 12-Vwisselspanningsadapter, 100 mA of meer
elex -
11-17
poorten namelijk niet gebruiken en het van de schakelaars afkomstige signaal simpelweg via een ORkonstruktie met dioden bij het kloksignaal optellen, dan is het niet altijd mogelijk om de klok gelijk te zetten. Neem bijvoorbeeld het minuten-signaal dat van pen 14 van IC4 afkomstig is. 11-18 - elex
Hiervan is het nivo 40 sekonden laag en 20 sekonden hoog (de tweede counter in het IC telt slechts tot 6 en niet tot 8). Gedurende de tijd dat het nivo hoog is, blijft bij een diode-OR de klokingang van IC3 ook hoog, ongeacht wat er op de tweede ingang gebeurt. Alleen tijdens de 40 sekon-
den dat het nivo laag is, kan het 1-Hz-signaal uit SI de klok-ingang bereiken en is het mogelijk om handmatig de klok te verstellen. Bij het gebruik van een EXOR hebben we hier geen last van, omdat bij dit onderdeel de uitgang alleen hoog is als het nivo van de beide ingangen verschillend is, iets
dat natuuriijk om de halve sekonde optreedt.
Power'up-reset Deler-, teller- en flipflopschakelingen hebben de vervelende eigenschap dat ze bij het inschakelen van de voedingsspanning altijd in een willekeurige toestand gaan staan en slechts zel-
Figuur 8. Gezien liet afwijkende display is het wel aardig om de klok een eigentijds uiterlijk te geven (ontwerp K.J. van der Veen).
den meteen vanaf de nulpositie beginnen. Voor de Johnson-counters IC5 en IC7 zou dit kunnen betekenen dat ze opkomen in een tellerstand boven zes. Op zich is dat nog niet zo erg, maar aangezien er dan geen LED's branden, lijkt het alsof de schakeling niet werkt. Vandaar dat we met de vierde poort uit IC2 een zogenaamde "power-up-resetschakeling" gemaakt hebben. Deze zorgt er voor dat de reset-ingangen van de belangrijkste onderdelen na het inschakelen van de voedingsspanning gedurende een korte tijd "hoog" gemaakt worden, zodat de schakeling altijd vanuit een gedefinieerde uitgangspositie start. Tegelijkertijd wordt FF2 geset door het hoog maken van de data-ingang en het door R9 en C5 vertraagd doorgeven van het nivo op de Q-uitgang van FFl. Deze uitgangspositie voor FF2 was, zoals we al eerder verteld hebben, noodzakelijk om bij het inschakelen uit te gaan van 0.00 uur
Een print
vol
Aangezien de klok zo'n beetje de uitgebreidste schakeling is die we tot nu toe in Elex gepubliceerd hebben en we toch graag willen dat u dit projekt tot een goed einde weet te brengen, hebben we een echte print laten ontwerpen. Hiervan
toont figuur 7 de layout en komponentenopstelling. Zoals te zien, hebben we ervoor gezorgd dat het geheel zo klein mogelijk is geworden. Helaas is het hierdoor onmogelijk om de print met behulp van de "watervasteviltstift-methode" na te maken, zodat u noodgedwongen wel fotografisch aan de gang moet gaan. Kunt u dit niet, informeer dan eens bij uw handelaar of hij de print wil maken. Kontroleer na het etsen en boren of er geen baantjes onderbroken zijn of kortsluitingen maken met andere banen. Pas als u er van verzekerd bent dat de print goed is, kunt u de onderdelen gaan monteren. Gebruik hiervoor alleen een soldeerbout met een zeer dunne stift en tracht zo min mogelijk soldeer toe te voeren, want alleen dan bent u er van verzekerd dat de schakeling straks probleemloos aan de praat te krijgen is. Voor het monteren van de onderdelen gebruikt u de standaardvolgorde: dus eerst de draadbruggen, daarna de weerstanden, kondensatoren, IC-voeten en schakelaars, en tenslotte zijn de halfgeleiders aan de beurt. Zitten alle komponenten op hun plaats, dan onderwerpt u de print aan een uitvoerige kontrole. Hieronder verstaan we dat u niet alleen nagaat of alles wel op de juiste plek zit, maar ook dat
u de soldeerzijde uitvoerig bekijkt en vergelijkt met de layout. Bij dit soort printen ontstaan er vrij gemakkelijk ongewenste tinbruggen tussen de diverse soldeereilandjes, die de goede werking lelijk kunnen verstoren. Pas als alles goed bevonden is, kunt u de schakeling gaan testen. Hiervoor sluit u de print op een wisselspanningsvoeding van 12 V aan (bijv. een AC-adapter), waarna met de schakelaars S I . . . S3 de uitlezing op juiste tijd gezet moet kunnen worden. Loopt de klok hierna keurig verder, dan bent u klaar om de print in een geschikte behuizing onder te brengen. Zoals u op de foto's bij dit verhaal kunt zien, zijn daar nogal wat mogelijkheden voor. U zou bijvoorbeeld figuur 1 als basis voor het kastje kunnen gebruiken, maar het is net zo goed mogelijk om de klok een eigen identiteit te geven. Neem bijvoorbeeld figuur 8: zo stelde Karin van der Veen (beeldend kunstenares uit Geleen) zich de klok voor. Zorg er dan wel voor dat u niet dezelfde fout maakt als wij. De LED's op de middelste balk moeten immers de minuten 0. . .50 voorstellen en niet 10. . ..60.
kontaktdender: Dit treedt op wanneer een schakelaar of een relais bediend wordt en heeft tot gevolg dat de stroom bij het inschakelen pulsvormig op gang komt Deze onderbrekingen in de stroom worden veroorzaakt door de massa van het bewegende kontakt Wanneer dit namelijk tegen het vaste kontakt botst, stuitert het terug. Door de stuwende kracht wordt het kontakt echter weer teruggedrukt en botst opnieuw. De massa van het kontakt en de veerkracht van de ophanging bepalen daarbij hoelang het duurt voordat het proces van stuiteren en terugdrukken duurt en dus hoeveel malen de schakelaar even kontakt heeft gemaakt voordat hij echt definitief gesloten is. resetten: Een schakeling (meestal digitale schakeling) terug zetten in de begintoestand. flipflop: Flipflops behoren tot de kategorie geheugenschakelingen. Ze kunnen namelijk logische nivo's vasthouden, totdat een nieuw nivo binnengehaald wordt of tot de schakeling gereset wordt (afhankelijk van het type flipflop). EXOR: (Exclusive-OR) Dit is een digitale poort waarvan de uitgang alleen hoog is als de nivo's op de ingangen verschillend zijn. Dus bij gelijke nivo's (O en O of 1 en 1) is de uitgang laag.
(896139X)
elex -
11-19
water-ontharder elektronica tegen kalkaanslag
™S I
V\diré water is gezonder om te ,„ _ drinken dan zacht water. Het *•' bevat namelijk mineralen die ons ^^ lichaam nodig heeft. Maar helaas -^«a^ y 2jji^ l^g^ diezelfde mineralen die de onprettige eigenschap hebben om neer te slaan op ongewenste plaatsen en zo leidingen te verstoppen en apparatuur onbruikbaar te maken. Ook bij de bestrijding van dit probleem kan elektronica een welkom hulpmiddel zijn. Zij die in een gebied wonen waar het leidingwater echt uitgesproken hard is, zult u niet gauw horen roemen over de uitstekende drinkwater-kwaliteiten ervan. Die mensen hebben daar ook geen tijd voor, want ze hebben het te druk met het ontkalken van hun boiler en koffiezetapparaat en het verwijderen van kalkaanslag op sanitair en tegels. Voor degene die het huishouden runt is hard water een echte ramp, omdat eenmaal afgezette kalkaanslag heel lastig te verwijderen is. Ook sommige bedrijven kunnen ervan meepraten, want hoe harder het water, 11-20 - elex
Jimf *** * 'MÊÊmJ
des te vaker bepaalde produktieprocessen moeten worden stilgelegd, teneinde ketels, verwarmingselementen en pijpleidingen te kunnen ontkalken. Wat valt daar aan te doen? Er zijn verschillende manieren om hard water zachter te maken; namelijk door zogeheten ionenwisseling, ontzouting en pH-verhoging. Zonder hier nader op in te gaan (scheikunde is ons vak niet), kan gesteld worden dat aan al die methoden nadelen en beperkingen kleven, terwijl ze bovendien nogal wat rompslomp met zich meebrengen. Een ionenwisselaar is bijvoor-
beeld bepaald geen kinderachtig apparaat. De industrie maakt er natuurlijk noodgedwongen gebruik van, maar voor huishoudelijk gebruik zijn de bestaande technieken geen een van alle interessant. Wat dan? Wij volgen hier een heel andere gedachtegang en wel deze: Als die kalk zo moeilijk te verwijderen is uit het water, laat hem dan zitten! In feite stoort kalk absoluut niet zolang hij nog in het water zit; van problemen is pas sprake als hij neerslaat. Dat neerslaan is exakt datgene wat we hier langs elektronische weg gaan aanpakken.
Van calcium tot ketelsteen Hoe komt het dat sommig water hard is en ander weer niet? Zoals bekend is regenwater altijd heel zacht, omdat het verdampt is en daarna gekondenseerd en daardoor niets anders bevat dan puur water. Verder is ook het water van rivieren en meren (zolang dat niet vervuild is!) van nature vrij zacht. Het meeste leidingwater wordt echter betrokken uit het grondwater en dat is nu juist betrekkelijk hard. Dat komt omdat het in de grond bezinkende regenwater de hebbelijkheid bezit
om in de bodem aanwezige mineralen, zoals calcium- en magnesiumcarbonaat, op te lossen. Vooral eerstgenoemde is een heel grote boosdoener. Dit calciumcarbonaat (CaCOs) wordt in het water namelijk geleidelijk omgezet in calciumoxyde (CaO) en koolzuur (COz). Het koolzuurgas ontsnapt zonder verdere schadelijke gevolgen, maar het calciumoxyde slaat neer op de wanden van het vat waarin het zich bevindt. Hoe hoger de temperatuur van het water, hoe sneller dit proces verloopt. Dat neergeslagen calciumoxyde kennen we als kalk of ketelsteen en hoe desastreus de gevolgen van ketelsteenvorming kan zijn, hebben we daarstraks al genoemd. Niet alleen raken leidingen verstopt, maar het calciumoxyde zet zich ook af op verwarmingselementen in bijvoorbeeld boilers en wasmachines (figuur 1). Het vormt daar een isolerende laag, zodat het rendement van het element daalt en het op den duur stuk gaat door inwendige oververhitting.
Alternatieve on tkatkingsmethode Al in 1930 ontdekten een aantal onderzoekers dat magnetisme in staat was om kalkaanslag te voorkomen en zelfs te verwijderen. Een verklaring hadden ze er echter niet voor. Prompt begonnen toen allerlei kwakzalvers magneetjes te verko-
Figuur 1. De toestand van deze boiler-elementen valt nog mee. Vaak zijn ze zo verkall
pen als remedie tegen kalkaanslag en ketelsteen, maar natuurlijk werkte die kleine magneetjes voor geen stuiver. Het enige dat werd bereikt, is dat de geloofwaardigheid van het magneetsysteem een ernstige deuk opliep en dat iedereen de zaak eigenlijk vergat. Pas betrekkelijk kort geleden is een en ander weer eens opgepakt en hebben hernieuwde proeven uitgewezen dat het wel degelijk werkt. Hóe precies is nog steeds ietwat duister, maar het wérkt. Professor Donaldson en Dr. Grimes van de Londense City-University hebben zich zeer serieus met deze zaak beziggehouden en gekonstateerd dat magnetische velden inderdaad in staat zijn om kalkaanslag tegen te gaan en zelfs bestaande ketelsteen op te lossen. Met behulp van eiektronenmikroskopen stelden ze vast dat calciumcarbonaat-kristallen aanzienlijk in grootte toenamen als het water een sterk magnetisch veld passeerde. Dat groter worden bleek twee nuttige effekten te hebben. In de eerste plaats vertonen die grote kristallen in tegenstelling tot hun kleine broertjes nauwelijks neiging om neer te slaan en ketelsteen te vormen. In de tweede plaats bleek de aanwezigheid van de grotere kristallen de bestaande balans te verstoren tussen de vloeistof en de reeds aanwezige laag ketelsteen, zodat die laag langzaam werd afgebroken!
Waardoor het nu precies komt dat die kristallen groter worden, is nog onderwerp van onderzoek. Donaldson en Grimes hebben daar al wel theorieën over, maar vast omlijnd zijn die nog niet. De meest waarschijnlijke verklaring is dat de kernen waarop de kristallen groeien door het magnetisch veld worden beïnvloed. Hun van nature aanwezige oppervlaktelading wordt er namelijk door gewijzigd. Dit heeft invloed op de groei en de vorm van de kristallen. Hier laten we het maar bij, want het voert binnen het kader van dit artikel veel te ver om er nog gedetailleerder op in te gaan. Het positieve effekt van magnetische velden staat voor Donaldson en Grimes echter vast en wie zijn wij om daar aan te twijfelen?
Elektro-magnetisch Behalve bovengenoemde wetenschappers, hebben inmiddels nog meer lieden zich recentelijk beziggehouden met "magnetische waterontharding", om het zo maar even te noemen. Daarbij ging het niet zozeer om puur wetenschappelijk onderzoek dan wel om praktische toepassingsmogelijkheden, waarbij enig zakelijk eigenbelang natuurlijk niet ontbrak. Nadere experimenten wezen al snel uit dat hetzelfde effekt als met magnetische velden, ook met elektromagnetische velden kon
worden verkregen. Als de kernen-theorie van Donaldson en Grimes klopt, is dat eigenlijk ook niet zo vreemd. Nu zult u misschien denken dat een gewone magneet toch simpeler is dan een apparaat dat een elektro-magnetisch veld opwekt, maar dat ligt niet helemaal zo. Om door een waterleidingbuis heen enige invloed uit te oefenen op het water dat er doorheen stroomt, is een uiterst sterke magneet nodig. Dat vereist dus een dure Ticonalmagneet of een samariumkobalt exemplaar en dan moet hij ook nog een zodanige vorm hebben dat het veld optimaal op het binnenste van de leiding inwerkt. Firma's die zich kort geleden met ontkalkapparatuur zijn gaan bezighouden, kwamen erachter dat elektromagnetische velden effektiever zijn. Ze gingen kleine elektronische apparaatjes fabriceren die gemakkelijk aan de waterleidingbuis te bevestigen zijn en die elektromagnetische pulsen in het water induceren. Er zijn op het ogenblik diverse soorten en varianten in de handel die allemaal op soortgelijke wijze kalkaanslag proberen te bestrijden en die daarnaast nog een ding gemeen hebben: ze zijn zonder uitzondering peperduur! Daar moest hoognodig wat aan gebeuren, vonden wij.
Onxe schakeling Zoals we al eerder zeiden, elex -
11-21
O rid érdelenil j s t l l l l l l l l l l l l
R1 = 10 kQ I B i l i l l l R2 = 100 kQ liiiiiiii^^^^^ R3 = 220 Q ; | | | | i | l | i i R4 = 1 kQ
i i l i 3,3 nF :'iHii^|||i|li| 1 ^ 3 = 100 nF i i l l l l i ( S | i 470 |uF/25 VHIIIII B1 = brugcel B 4 0 C i i i i l i Dl = LED rood IC1 = NE 555 m i spoelen; zie tekst geschatte bouvvkosli^||j|| ca. f 5,- (exkl, pririmÊli bfijiuizmg)
scheikunde is ons vak niet. Maar elektronica, daar weten we alles van. En nu blijkt dat het ontharden van water geen chemische, maar een elektronische aangelegenheid is, zijn we natuurlijk van de partij. Een kort "marktonderzoek" leerde dat de meeste kommerciële ontharders in elektronisch opzicht veel minder voorstellen dan hun forse prijs doet vermoeden. Doorgaans bevatten ze niet meer dan een oscillator die een min of meer blokvormig signaal produceert met een frekwentie van rond 2 kHz en een amplitude van 10 a 15 V. Zoiets is voor Elexlezers natuurlijk een fluitje van een cent. Aangezien de induktiemethode inhoudt dat de uitgang van de oscillator niet in rechtstreeks
11-22 - elex
kontakt staat met de vloeistof, blijft de uitgangsbelasting van de oscillator heel laag en hoeft er dus beslist geen "power-schakeling" te worden gekonstrueerd. Dat maakt de zaak al heel simpel. Figuur 2 toont het schema van onze water-ontharder. Zoals te zien gaat het om een standaard-opzet met een 555. Het IC is hier geschakeld als astabiele multivibrator, met R2 en Cl als frekwentiebepalende komponenten. Tussen de uitgang (pen 3) en massa (pen 1) ontstaat zo een blokspanning met een frekwentie van ca. 2 kHz. Aan pen 3 en pen 1 worden spoelen aangesloten, welke om de waterleiding worden gewikkeld. De spoelen bestaan uit 20 windingen geïsoleerd koper-
draad (montagedraad) met een doorsnede van ca. 1 mm. Ze kunnen simpelweg met wat plakband tegen de waterleidingbuis worden bevestigd. Let er wel op dat de blanke draadeinden niet in kontakt komen met de metalen pijp; ze moeten gewoon "los" hangen. Nog een paar woorden over het rechter deel van het schema. Zoals te zien, hebben we de water-ontharder voorzien van een simpel voedingsdeel, bestaande uit een bruggelijkrichter (BI) en twee afvlakkondensatoren (C2 en C4). Een aan/uitindikator in de vorm van en LED (Dl) met serieweerstand kompleteert de zaak.
Op- en
inbouw
De schakeling is zo simpel
Figuur 2. De water-ontharder bestaat uit niet meer dan een ais ttloltgoifosciiiator gescltaIfeide 5S5. Via de spoeien wordt liet opgeweiite eieiftromagnetiscli veid in de waterleiding-buis geïnduceerd. Figuur 3. De opbouw is simpel en de kosten laag. Als voeding Itan de beltrafo prima dienen.
en kompakt dat dit hoofdstuk heel kort kan blijven. In figuur 3 zien we de printlayout voor de water-ontharder. De opbouw van dit Elex-printje formaat-1 is een karwei dat zo gepiept is. Voor de behuizing zijn er mogelijkheden te over. Er zijn bijna geen kunststof kastjes in de handel waar geen formaat-1 printje in past. Het beste is om de ingebouwde schakeling zo dicht mogelijk bij de desbetreffende waterleidingbuis te bevestigen, zodat de draden naar de spoelen niet te lang worden. Als voedingsbron dient u terwille van de veiligheid ofwel een losse net-adapter of de beltrafo te gebruiken. Die laatste bevindt zich nogal
Laser videodisc recorder Sony komt met een aantal interessante nieuwigheden. Een daarvan is de kombinatie LVR-6000/DyS-6000P, een nieuw video opnameen weergavesysteem op basis van een éénmalig beschrijfbare beeldplaat. Voor de ontwikkeling van het gekombineerde systeem is gebruik gemaakt van 'write once read many' (WORM) technologie, geschikt voor het op analoge wijze vastleggen van beelden op beeldplaat. De videobeelden kunnen worden afgespeeld door middel van een koppeling aan personal computers via de standaard RS/232C aansluiting. Het is hierdoor mogelijk om computergestuurde interaktieve database-applikaties op te zetten. De maximale opnametijd van de zogenaamde 'Component Recording Video Disc' bedraagt 24 minuten bewegend beeld, het ekwivalent van 36.250 beelden. Op een normale beeldplaat kunnen 54.000 beelden worden geperst, ekwivalent van 36 minuten bewegend beeld. De beeldplaat is aan beide zijden afzonderlijk te beschrijven en af te spelen. Naast de ruim 36.000 beel-
eens samen met de watermeter in de meterkast; u kunt de ontharder dan direkt na de watermeter monteren en de voedingsspanning van de beltrafo betrekken — handig en voordelig. Geeft u de voorkeur aan een netadapter, dan vertellen we u even dat op de punten C en D zowel gelijkals wisselspanning mag worden aangesloten. De gelijkspanning moet liggen tussen 10 en 16 V, de wisselspanning tussen 7 en 12 V. De stroomopname is zo laag ( < 25 mA) dat de adapter heel bescheiden van omvang kan zijn en de stroomkosten verwaarloosd kunnen worden. De meest effektieve plaats voor de water-ontharder
den is op elke zijde van de beeldplaat 65 kilobyte geheugenruimte gereserveerd voor de opslag van data van de gebruiker. De LVR6000P is geschikt voor het opnemen en afspelen van zowel PAL als NTSC signalen.
Sony speelt hiermee in op het alom toenemende gebruik van elektronische beeldverwerking. Naast de behoefte aan applikaties voor het opvragen van data, neemt ook de behoefte aan het opvragen van afbeeldingen toe. Deze behoefte doet zich het sterkst voor in onder meer de medische wereld, de onderzoekswereld en de bibliotheekwereld. Daarnaast worden de systemen gebruikt voor onder meer editing, grafisch ontwerp, industrieel ontwerp en animatie. Met de LVR6000P/LVS6000P kan zo-
kan het beste experimenteel ' het gaat hier tenslotte om worden vastgesteld. In het een vrij nieuwe techniek algemeen zal het het waar in wetenschappelijk gunstigste zijn om hem vlak opzicht nog wat vage plekvóór de water-invoer te zetken in zitten. Een van onze ten van het apparaat dat u redaktieleden heeft het apvoor kalkaanslag wilt beparaatje al geruime tijd hoeden. Plaatsing direkt thuis in gebruik en is er achter de watermeter levert zeer enthousiast over. Keiechter het voordeel op dat harde garanties kunnen we het hele huis in één klap echter niet geven — daarbestreken wordt. Maar zoals voor moet u bij de ondergezegd: enig geëxperimenzoekers Donaldson en teer kan hier zeker geen Grimes zijn. kwaad. Maar wat zou het eigenlijk? De resultaten zullen van geEn dan nog de hamvraag: val tot geval misschien verhoe doet het ding het in de schillen, maar daar staat tepraktijk? Meestal geven we op dit soort vragen een heel genover dat deze schakeling zo weinig kost dat u het rieenduidig antwoord, maar siko van de investering wel in dit geval zijn we bewust kunt nemen, dunkt ons. wat terughoudend. Onze Slechter kan het er nooit op eigen ervaringen reiken naworden in elk geval. melijk nog niet zo ver en
wel video- als fotomateriaal worden opgeslagen. Voor omvangrijke appplikaties, zoals edukatieve sessies (trainingen), kunnen meerdere spelers aan één processor worden gekoppeld.
schillen worden ontdekt, in temperatuur, gehalte en dergelijke. Voorwaarde is wel dat de kwaliteit van de afdrukken bijzonder hoog is.
896529X1
Kleurenprinter Een andere interessante ontwikkeling van Sony vormt de UP-5000P Dat is een kleurenprinter die afdrukken levert van bijnafotografische kwaliteit. Deze nieuwe thermische printer levert meer dan zestien miljoen kleuren per beeldpunt door middel van 8-bit digitale signaalverwerking en 256 gradaties. De printer is geschikt voor een brede reeks videosignalen, waaronder Composite Video (PAL), Analoog RGB en Component Video. Het afdrukken van een volledige kleurenprint duurt gemiddeld slechts tachtig sekonden. De UP-5000P beschikt over een standaard RS232C aansluiting voor computers. Toepassingen voor de kleurenprinter zijn er genoeg. In de medische wereld wordt bijvoorbeeld meer en meer gebruik gemaakt van kleurenfoto's in plaats van de zwart/wit röntgenopnames. Door middel van kleur kunnen immers subtiele ver-
De hoge kwaliteit afdrukken maken de UP-5000P hier bij uitstek geschikt voor. Andere toepassingen van de kleurenprinter zijn produktontwerp en animatie, archivering, onderzoek en industriële toepassingen. Het papier waarop de afdrukken van de kleurenprinter worden gemaakt, heeft het standaard A5 formaat (21 X 14,8 cm). Er kan worden gekozen uit twee beeldformaten: 15,5 X 11,7 cm en 16 X 12,1 cm ('wide scan'). De beelddichtheid bedraagt respektievelijk 720 X 564 beeldpunten en 744 X 582 beeldpunten ('wide scan'). Nadere informatie: Sony Industrial Products Division, Jan van Gentstraat 123, 1171 GK Badhoevedorp, tel. 02968 - 81911. 896529X-II elex -
11-23
kookfluit akoestische temperatuurbeveiliging
Met deze schakeling kan een gewone ketel worden omgebouwd tot fluitketel. Maar dat niet alleen. De "kookfluit" kan worden gebruikt in alle gevallen dat het nuttig is om een duidelijke indikatie te krijgen dat er een bepaalde (kritische) temperatuur is bereikt. Aangezien die temperatuur naar wens valt in te stellen, is de schakeling dus heel universeel.
Zolang de enige kritische temperatuur waar u mee te maken hebt die van het kokende theewater is, dan hebt u voldoende aan een gewone fluitketel. Maar wat doet u als u soep kookt, pap of chocolademelk? Deze elektronische fluit heeft als voordeel dat hij met élke pan of ketel te kombineren valt. En door de instelbare temperatuur kunt u bovendien nog kiezen of u de pap lauw, warm of kokend heet wilt hebben. Dat zijn dingen die de vermogens van een gewone 11-24 - elex
fluitketel ver te boven gaan. Kortom, onze schakeling mag niet zomaar op een hoop worden geveegd met andere fluitjes, maar vormt in al haar eenvoud een stukje geavanceerde keukenelektronica! Trouwens, het gebruik ervan hoeft beslist niet tot de keuken beperkt te blijven. Het apparaatje kan in principe overal worden ingezet waar het zinvol is om het temperatuurverloop in de gaten te houden. Te denken valt bijvoorbeeld aan toepassing als temperatuur-indikator
voor boilers, CV-ketels en radiatoren. Zelfs te hoge kamertemperaturen kunnen ermee onder de aandacht gebracht worden. Mogelijkheden genoeg dus.
Opzet Even een woord ter geruststelling aan diegenen die wèl belangstelling hebben voor een temperatuur-alarm, maar het door hun onervarenheid nog niet zo begrepen hebben op moeilijke en omvangrijke brokken elektronica: deze "kookfluit" is
heel simpel van opzet en valt in principe te bouwen door iedereen die een soldeerbout heeft en niet al te onhandig is. De benodigde hoeveelheid elektronica is zo minimaal dat de hele zaak, inklusief batterij, in een kastje past dat nauwelijks groter is dan een pakje sigaretten. Die kompaktheid is niet alleen prettig en leuk, maar maakt de schakeling qua inzetbaarheid natuurlijk nog een stuk universeler. Hoe is het apparaatje ongeveer opgezet? Het geheel
Figuur 1. Het principe van de "l
-0-O
© 500 k V BT1 I I
9V I t 1 I
L
GT C2
LM235 LM336-5V
A1,A2 = 1C1 = TLC272
bestaat uit drie delen, te weten een temperatuursensor, een printje met daarop het meetcircuit en een piëzo-buzzer voor de indikatie. Laatstgenoemde twee onderdelen bevinden zich samen met de voor de voeding benodigde batterij in het kastje. Teneinde de sensor zo dicht mogelijk bij het te bewaken objekt te kunnen aanbrengen, wordt deze via een kabeltje op het kastje aangesloten. Het is misschien leuk om over die sensor vast iets te vertellen, want dat is na-
Bzl
330p
tuurlijk het onderdeel waar het allemaal om draait. Zij die al een beetje vertrouwd zijn met Elex-schakelingen verwachten waarschijnlijk dat daar een NTC (temperatuurgevoelige weerstand) voor is toegepast, maar dat is niet zo. Om een breed temperatuurbereik te krijgen en een zo goed mogelijke nauwkeurigheid, hebben we onze toevlucht genoemen tot een speciale geïntegreerde temperatuursensor. Die dingen kosten tegenwoordig nog maar een paar gulden, dus voor de prijs hoef je
ï 8 9 6 1 3 2 X - 11
het niet te laten. Het door ons toegepaste type ziet er aan de buitenkant net zo uit als het eerste het beste huis-tuin-en-keuken transistortje. Het interieur herbergt echter een vrij komplexe schakeling, welke zorgt voor een zeer lineair verlopende temperatuurafhankelijke uitgangsspanning van 10 mV per Keivin. Omdat de sensor zich in feite gedraagt als een temperatuurgevoelige zenerdiode, lijkt het schemasymbool daar ook als twee druppels water op — alleen is er
voor de (hier overigens niet gebruikte) kalibratieaansluiting een extra pootje aan de zener getekend. De sensor wordt geleverd in een aantal verschillende uitvoeringen, die zich alleen qua temperatuurbereik van elkaar onderscheiden. De LM 135 loopt van —55°C tot -H150°C, de LM235 van —40°C tot - F 1 2 5 ° C en de LM335 van —40°C tot -i-100°C. In principe zijn ze allemaal bruikbaar in onze schakeling; de keuze zal afhangen van de individuele toepassing. Trouwens, ook elex -
11-25
de prijs speelt een rol, want hoe groter het bereik, des te hoger het bedrag dat op tafel gelegd moet worden.
Schema Nu we zon beetje alles weten over de buitenkant van het apparaatje en over de gebruikte temperatuursensor, wordt het zo zoetjesaan tijd dat we eens gaan kijken hoe de benodigde elektronica er eigenlijk uitziet. Een eerste blik op het in figuur 1 afgebeelde schema maakt duidelijk dat een en ander in elk geval plezierig simpel is gebleven. Het gaat om een handvol onderdelen met ICl als enige aktieve komponent. Dat IC bevat twee CMOS-opamps, waarvan er een voor de feitelijke temperatuurmeting wordt gebruikt (Al) en een voor de opwekking van de alarmtoon (A2). Opamp Al is geschakeld als komparator en vergelijkt twee spanningen met elkaar, namelijk de spanning van temperatuursensor D2 en die van een instelbare referentiespanningsbron. Voor die spanningsbron is een speciale referentiezenerdiode (Dl) gebruikt, die een uitstekend tempera-
tuurgekompenseerde spanning van exakt 5 V produceert. Dl zit overigens in eenzelfde soort behuizing als sensor D2, dus kijk straks goed uit bij de montage! De referentiespanning is door middel van PI instelbaar gemaakt en wordt via R2 toegevoerd aan de -I--ingang van de komparator. Zolang de door D2 gemeten temperatuur betrekkelijk laag is zal de spanning op de —ingang van Al lager zijn dan de referentiespanning op de -I--ingang. In dat geval is de uitgang van de komparator hoog. Wat gebeurt er dan? Helemaal niets! Rond opamp A2 is namelijk een eenvoudige oscillator opgebouwd, waarvan P2 en C2 de frekwentiebepalende komponenten vormen. Zolang echter het knooppunt van die onderdelen door de uitgang van Al op een vast hoog nivo wordt gehouden, kan de oscillator onmogelijk werken en zwijgt buzzer Bzl dus als het graf. Dat verandert wanneer de gemeten temperatuur zodanig is gestegen dat de spanning over D2 hoger wordt dan de ingestelde referentiespanning. De uitgang van
Al springt nu van hoog naar laag, zodat diode D3 (die eerst geleidde) gaat sperren, met als gevolg dat de uitgang van Al als het ware wordt "losgekoppeld" van oscillator A2. Daarmee is de blokkade opgeheven en zal de oscillator onmiddellijk starten. Bzl laat nu door middel van een doordringende pieptoon horen dat de ingestelde temperatuur is bereikt. Het enige dat we nu nog niet hebben verteld, is waar drukknop SI voor dient. Deze is toegevoegd om de pieptoon onmiddellijk te kunnen beëindigen — hij biedt een soort reset-funktie dus. Waarom is dat nodig? Wel, ook als de vlam onder de te bewaken pan wordt uitgezet, zal de temperatuur van sensor D2 niet van het ene moment op het andere onder de ingestelde waarde dalen. Het alarm blijft dus enige tijd na-ijlen. Dat kan in bepaalde gevallen heel hinderlijk zijn. Wanneer nu even op SI wordt gedrukt, dan heeft dit tot gevolg dat elko Cl in één klap tot de volle voedingsspanning wordt opgeladen. Dit betekent dat, ongeacht de spanning over D2, de -(--ingang van Al altijd hoger zal zijn
Figuur 2. Wanneer de schakeling volgens deze layout op een standaard-print wordt opgebouwd, kan er niets mis gaan.
lllïË:.,..:.:,:;::^;;,;,;
J •Il
Onderdelenlijst
fl
iiIBff: r:::aii"^ 't9fi"m
m =
4,7 kS2 R2 = 1 MQ R3 = 10 kS R4,R6 = 820 kS : lïil^it R5 = IBOke .,;ï;|iiIlK;:
m m ' :;ia«i"
Cl = 1 M/16 V i C2 = 330 pF XP ,,ji C3 = 100 nF Dl D2 D3 ICl
= = = =
LM336 s^BJ LM235 ( z ï i K i t t : ï . i B f 1N4148:«f!» TLC272
'H^^^SiP'^^i?'^
lp,p
PI = 1 MS instel P2 = 500 kQ instel '"-^ SI = drukknop S2 = schakelaar enk^^Üg Bzl =-- piëzo buzzer /mKÊ BT1 == 9-V-batterij (Pi'Sjiliii:
11-26 - elex
dan de —ingang, zodat de uitgang van de komparator van laag naar hoog gaat en de buzzer ogenblikkelijk het zwijgen wordt opgelegd. Natuurlijk zal Cl zich daarna langzaam via R2 en PI gaan ontladen, maar aangezien deze komponenten allebei een waarde van 1 MQ hebben, zal duidelijk zijn dat dit ontladen wel enige tijd in beslag neemt. Dus tegen de tijd dat de spanning op de -I--ingang van Al weer tot de referentiewaarde zal zijn gedaald, is D2 inmiddels al lang weer afgekoeld, zodat er in de toestand van de komparator geen verandering meer komt.
Bouw en
afregeling
Figuur 2 toont de layout van het standaard-printje , formaat-1, waarop we de kookfluit hebben ondergebracht. Het opbouwen hiervan is een vrij simpel karwei. Daarna wordt het printje samen met de buzzer en het voor de voeding benodigde 9-V-batterijtje in een geschikt kastje gebouwd. De bediengsorganen op het kastje blijven beperkt tot drukknop SI en aan/uitschakelaar S2. Aangezien
HCC-dagen Op 24 en 25 november a.s. worden in Utrecht weer de landelijke HCC-dagen gehouden. Dit evenement is in luttele jaren uitgegroeid tot hèt ontmoetingspunt voor iedereen die uit hoofde van zijn beroep of hobby iets met computers te maken heeft. Je ziet op die beurs dan ook de meest uiteenlopende typen rondlopen: van saaie boekhouder tot jolige freak en van aspirantje tot ouwe rot in het vak. Op de HCC is niet alleen van alles te zien, maar ook een heleboel te koop — voor echte liefhebbers een reden te meer om op deze dagen in ieder geval een bezoekje aan Utrecht in de
voor PI en P2 in verreweg de meeste gevallen een eenmalige instelling voldoende is, kunnen daar het beste gewone instelpotjes voor worden toegepast. Tèmperatuursensor D2 kan door middel van een een stukje twee-aderige kabel op de print worden aangesloten. Als u het heel netjes wilt doen, kan dat aansluiten eventueel via bijvoorbeeld een 3 mm hoofdtelefoonsteker plus bijbehorende aansluitbus gebeuren. Hoe u de sensor op het te bewaken objekt gaat bevestigen, zal van de aard van de toepassing afhangen. Heel vaak kan dat met een simpel draadbindertje of wat plakband gebeuren. Wij hebben de kookfluit een tijd als boiler-indikator gebruikt en de sensor toen aan een soort galgje boven genoemd apparaat gemonteerd. Kortom, er valt van alles te verzinnen. Wel dient u eraan te denken dat als de sensor met vocht te maken krijgt (stoom van een waterketel bijv.), de aansluitingen deugdelijk tegen vochtinwerking dienen te worden geïsoleerd. Dat kan met behulp van krimpkous of — nog beter — met twee-komponenten epoxyhars.
agenda op te nemen. Voor onze lezers vermelden wij nog even dat ook Uitgeversmaatschappij Elektuur acte de présence zal geven in de Jaarbeurshallen op 24 en 25 november. Geïnteresseerden heten wij derhalve van harte welkom voor een nuttig en/of gezellig praatje op stand nr. M 1038/1042/1046/2043. Tot ziens. (896531X)
De afregeling is simpel en vereist eigenlijk alleen maar het bezit van een goede thermometer. U verhit een pan water tot die temperatuur waarbij het alarm moet gaan, dompelt de sensor er voorzichtig in (let op de aansluitingen!), wacht vervolgens enkele sekonden, en regelt PI zodanig af dat de zoemer juist begint op te klinken. Dat is alles. Met P2 hebt u tenslotte nog de mogelijkheid om de frekwentie van het alarmtoontje enigszins op uw smaak af stemmen. Nog een laatste opmerking. Als u de schakeling wilt gebruiken voor het kontinu bewaken van bijvoorbeeld de CV-keteltemperatuur, dan is het uiteraard verstandig om van batterij- op netvoeding om te schakelen. De kookfluit trekt weliswaar maar een paar mA, maar bij kontinu-gebruik tikt dat toch behoorlijk aan. Voeding uit het lichtnet kan het beste gebeuren met een kant-en-klare 9-V-adapter. Vanwege de lage stroombehoefte is vrijwel elke in de handel verkrijgbare stekeradapter voor dit doel geschikt.
komparator: Spanningsvergelijkingsscbakeling, meestal in de vorm van een niet-tegengekoppelde opamp. Als de spanning op de plus-ingang van de opamp groter is dan die op de min-ingang, loopt de uitgangsspanning vast tegen de positieve voedingsspanning. In de omgekeerde situatie loopt de uitgang vast tegen de negatieve voedingsspanning. De werking berust op het feit dat de opamp het spanningsverschil tussen beide ingangen versterkt met een faktor in de orde van grootte van 50.000.
(896132X)
Deze BON is/ 2,50 waard! bij inlevering aan de Icassa
MICRO COMPUTER DAGEN 24eD25niiviiiiiiii!r1909 Ons jaaHijks evenement vindt plaats in de Jaarbeurshallen te Utrecht. Geopend van 10.00 tot 17.00 uur. ALLES OVER MICROCOMPUTERS: ^ expositie, amateunnarkt, lezingen, cursussen, demonstraties, koopjes. Op deze twn entree ^ geen / 7.50 maar^
ƒ5.00
>
^
ËOMPUTER DAGEN
Reduktiebon, éèn per persoon, is alleen geldig voor entreepri|s. 1149 3990DCHwrtM TaIctOM S3403 - 78718'
elex
11-27
fietsverlichtingsautomaat grotere veiligheid door betere zichtbaarheid De hier beschreven schakeling zorgt ervoor dat uw fietsverlichting ook als u stilstaat automatisch blijft branden, door van dynamo op akku over te schakelen. Hierdoor kunt u bij duisternis, en ook tijdens slecht weer, veiliger voorsorteren. De schakeling kan bovendien worden uitgebreid met een knipperautomaat, die in het komende Elex-nummer zal worden beschreven. Op de meeste fietsen wordt voor het laten branden van de fietsverlichting een dynamo gebruikt. Alleen racefietsers maken liever gebruik van een akku-verlichting,
11-28 - elex
om te voorkomen dat ze in hun snelheid belemmerd worden door de dynamowrijving. Hoewel een dynamo een uitstekende energieleverancier is, heeft hij één
belangrijk nadeel: hij kan alleen maar energie leveren, zolang de fiets in beweging is. Zodra men tot stilstand komt, valt de fietsverlichting helemaal uit. Dat dit tot bijzonder gevaarlijke situaties kan leiden, daarover zal iedereen kunnen meepraten die wel eens bij duisternis of bij weersomstandigheden met minimaal zicht op een drukke weg heeft moeten voorsorteren. Onder zulke omstandigheden kan (naast het dragen van reflekterende kleding en het aanbrengen van reflektoren op de fiets) een fietsverlichting die ook bij stilstand blijft branden de veiligheid zeer ten goede komen. Nog veiliger is het, als er bij het voorsorteren ook nog op knipperverlichting wordt overgeschakeld. De schakeling uit dit artikel beschrijft een fietsverlichting, die bij stilstand automatisch op akku's overschakelt, zodat de verlichting altijd blijft branden. De akku's kunnen tijdens het rijden door de dynamo, maar ook thuis of op het werk uit een transformator of net-adapter worden bijgeladen. ïn een volgend artikel zal deze schakeling worden uitgebreid met een knipperautomaat, zodat u tijdens het voorsorteren nog beter
door de andere weggebruikers gezien wordt.
Omschakelen Het schema van de verlichtings-automaat c.q. akkulader is in figuur 1 getekend. Zoals in dit schema te zien is, wordt er voor het omschakelen van de fietslampen tussen dynamo en akku's van een relais gebruik gemaakt. Relaiskontakten geven namelijk minder spanningsverlies dan wanneer er een vermogenstransistor of -FET als schakelaar gebruikt zou zijn. Als de dynamospanning voldoende hoog is, dan krijgt de relaisspoel zoveel spanning, en dus stroom, dat het relais aantrekt. Punt L van het wisselkontakt op het relais, waarop de lampen zijn aangesloten, wordt dan met aansluiting D van de dynamo verbonden, zodat de lampen op de dynamo gaan branden. Als het relais ten gevolge van een te lage dynamospanning afvalt, dan wordt punt L met S doorverbonden; S zelf ligt via een extern aan te brengen licht-schakelaar aan punt A van de akku. Met andere woorden: als het relais afvalt (dit gebeurt bij te lage dynamospanning; dus
Re1 = Siemens V23101-A0006-A101 DL..04 =1N4001
D4
M
Ef
1
D1
^1
"1
è)^
^\
IC1 LM317
1
iRir
D3
Rel
cP
adj. 1000)1 25V
1
p%i
wt
A; C3
C2 1000)1 25V
F;
(
1
r
Figuur 2. Het inwendige van een normaal model fietsdynamo. Figuur 3. Een speciale wrijvingsarme roldynamo.
C4
6V lOp 25V
Figuur 1, Het laadgedeelte van de schakeling bestaat uit een lfasl
100)1 25V
89614 4 X - 1 1
als men stopt) dan worden de fietslampen met de akku verbonden. De relaisspoel hangt niet rechtstreeks aan de dynamo, maar via een enkelfasige gelijkrichtschakeling, bestaande uit D2 en afvlak-elko Cl.
Bijladen Hoewel de automaat alleen al met het zojuist gesproken gedeelte uitstekend zou werken (en dus de lampen bij stilstand keurig van dynamo op akku zouden worden overgeschakeld), moet er ook nog voor gezorgd worden dat de akku's worden bij geladen. Hiervoor zou men de akku's natuurlijk ook telkens na een fietstocht met een laadapparaat kunnen verbinden; niettemin is het wel handig als het laden onder het rijden uit de dynamo kan plaatsvinden. Als men een steile heuvel moet oprijden, of een stuk tegen de wind moet intrappen, dan kan men desgewenst de dynamo even van het wiel halen en een stukje op de akku verder rijden. De schakeling is zodanig opgezet dat ofwel de dynamo, ofwel een externe wissel- of gelijkspanningsbron voor het laden gebruikt kan worden. Diegenen die helemaal geen dynamo op hun fiets willen hebben, zoals racefietsers, kunnen de akku's telkens thuis opladen. Zij kunnen natuurlijk ook een speciale wrijvingsarme roldynamo monteren, zoals die tegen-
woordig verkrijgbaar zijn. Voor belangstellenden is in figuur 2 het inwendige van een dynamo getekend; op de foto van figuur 3 is een roldynamo te zien. Als men de akku's uit een externe gelijkspanningsbron (bijvoorbeeld een net-adapter van 8 volt of meer) wil opladen, dan moet deze spanningsbron met de punten E en F in figuur 1 worden verbonden. Men mag als spanningsbron zowel een wisselspanning als een gelijkspanning gebruiken. Bij een gelijkspanning moet de positieve pool op punt E worden aangesloten. De minpool komt uiteraard aan punt F te zitten. Als men een wisselspanning (van 6 volt of meer) wil gebruiken om de akku op te laden, dan moet deze tussen de punten D en F worden aangesloten. Op punt F wordt ook het hele fietsframe aangesloten, dat bij een fiets altijd als gemeenschappelijke leiding gebruikt wordt. Met het fietsframe zijn altijd één van de dynamo-aansluitingen en één aansluiting van iedere fietslamp verbonden.
Stroom-begrenzing Aangezien er vanuit gegaan is dat er nikkelcadmiumcellen in de schakeling gemonteerd worden, is het laad-apparaat, bestaande uit ICl, niet als konstante spanningsbron, maar als konstante stroombron geschakeld. Indien er elex -
11-29
Figuur 4. Het externe aansluitschema van de schakeling geeft aan wat er allemaal op de print moet worden aangesloten, als de schakeling "stand alone", zonder de volgende maand te publiceren knipper-automaat gebruikt wordt.
plug voor extern laden >8V+>
dynamo '•achIter
I voorl
® 0
akku(NiCd) 6V
,-J frame
via de output-aansluiting van ICl en via laadweerstand Rl een grotere laadstroom dan de gewenste waarde (zon 100 mA) wil gaan lopen, dan ontstaat er een grotere spanningsval over Rl dan normaal. Ten gevolge van deze grotere spanningsval tussen de output-aansluiting en de adjust-aansluiting van ICl wordt de uitgangs stroom van ICl automatisch teruggeregeld. Hierdoor neemt ook de stroom door Rl en de akku's af. Door de uit ICl en Rl gevormde meet- en regellus wordt de laadstroom door de akku's dus op een konstante waarde van 100 mA gehouden. ICl krijgt zijn elektrische spanning niet via een enkelfasige gelijkrichtschakeling uit de dynamo, maar via een kaskadeschakeling, welke de dynamospanning gelijkricht en verdubbelt. Deze kaskade wordt gevormd door Cl, C2, Dl, D2 en D3. Tijdens de negatieve periode van de dynamospanning wordt Cl via D2 opgeladen en wordt aan de 11-30 -
elex
896144X • 12
onderzijde positief. Tijdens de positieve halve periode van de dynamospanning wordt de min-kant van Cl opgetild tot de topwaarde van de wisselspanning. Omdat Cl tijdens de negatieve periodehelft was opgeladen, zal de pluskant nu een spanning voeren van de dubbele dynamspanning. Vanuit deze relatief hoge spanning wordt nu C2 via D3 bijgeladen. Bij een relatief grote stroom (hoge spanning) zal Cl echter snel ontladen zijn. In dit geval zal C2 via Dl rechtstreeks vanuit de dynamo gedurende de rest van de positieve periode op span- ning gehouden worden. Doordat er een kaskade gebruikt is, wordt er ook bij lage dynamo-toerentallen voldoende spanning aan ICl geleverd, zodat de akku ook onder die omstandigheden nog voldoende wordt bijgeladen. Anderzijds is de waarde van zowel Cl als C2 zo laag gekozen, dat de spanning op de ingang van ICl bij zeer hoge dynamotoerentallen enigszins door de
Figuur 5. De onderdelenopsteliing van de schakeling voor opbouw op een Elexprint, formaat 1. Figuur 6. De schakeling op een Elexprint formaat 1; duidelijk is het U-vormige koellichaam te zien. Let erop dat u voor het relais (rechts op de foto) alleen het relaistype uit de onderdelenlijst gebruikt.
knieën gaat. Hierdoor wordt voorkomen dat de spanning over ICl bij hoge snelheden zodanig zou oplopen dat ICl teveel elektrisch vermogen in warmte zou omzetten. Dat zou alleen maar jammer zijn, aangezien de voor deze nutteloze warmte benodigde energie door menselijke krachtsinspanning geleverd zou worden. D4, die tussen de ingang en de uitgang van ICl geschakeld is, zorgt ervoor dat ICl niet vernield kan worden. Indien er namelijk geen gelijkspanning op de ingang van ICl staat (doordat de dynamo niet draait) en er wel een akku in de schakeling zit, dan zou er zonder de aanwezigheid van D4 even een ongewenste stroom in de verkeerde richting door ICl kunnen gaan lopen, en wel vanuit de akku via ICl naar elko C2. Deze stroom zou ICl kunnen beschadigen. D4 leidt deze stroom dus buiten ICl om. Voor de duidelijkheid zijn in figuur 4 de diverse aansluitingen die op de print zitten, plus de onderdelen die
Onderdelentijst
Rl = 12Q
B|
C1,C2 = 1000/JF/25V C3 = ^Onfns V
!•& i i
C4 = I O O / J F / 2 5 V
D l . . . 0 4 = 1N4001 ICl = UVI317 Re1 = Siemens relais V23101-AOO06-A101
,"|i 'Wil
6-V-nikkel-cadmtum-akku 1,2 of 1,8 Ah (of 5 losse babycellen in serie); ook als kompleet pakket via modelbouwhandei verkrijgbaar (bijv. Tamya) Koellichaam voor ICl (Uvormig) waterdichte behuizing 75 x 110 X 65 mm, bijv. Sohy!ler typeno. 93.210 eventueel: Sanyo-roldynamo
Geschatte bouwkosten: zonder akku , print en behuizing, circa f 1 5,Geschatte prijs voor akku: circa f 35,-
daarmee verbonden moeten worden, aangegeven.
Opbouw De onderdelen-opstelling voor de schakeling is in figuur 5 en de foto van figuur 6 te zien. Indien de schakeling gekombineerd wordt met de in het volgende nummer te beschrijven knipper-automaat, dan kunnen de printen het beste gesandwiched worden (dus met vier lange bouten plus afstandsbussen aan elkaar bevestigd worden); zie hiervoor de foto's van figuur 7 (in het lab genomen) en figuur 8 (tijdens de test op de fiets). Let erop dat u beslist geen ander relais dan het in de onderdelenlijst aangegeven type gebruikt. Behalve de pen-aansluitingen moeten namelijk ook de opkom- en afvalspanningen kloppen.
Het spreekt vanzelf dat de behuizing (zie ook de foto van figuur 9) volkomen waterdicht moet zijn, teneinde oxidatie van de onderdelen te voorkomen. Desgewenst kan men natuurlijk met printlak werken, en alle metalen delen van een beschermende laag voorzien. Hoewel er voor de extern aan te brengen lichtschakelaar SI (zie figuur 4) vochtbestendige typen te krijgen zijn, kan men als schakelaar ook bijvoorbeeld een groot type reedschakelaar gebruiken. De reedschakelaar wordt dan op de binnenwand van het waterdichte kastje gemonteerd. Aan de buitenkant maakt men dan een verschuifbaar magneetje vast, waarmee de reedschakelaar bediend wordt. Oxidatieproblemen zijn bij een dergelijke schakelaar vrijwel uitgesloten. Deze externe schakelaar kan overigens
helemaal komen te vervallen, indien de schakeling met de knipper-automaat uit de komende Elex gekombineerd wordt. De akku bestaat uit een 6 volts nikkelcadmium-pakket met een kapaciteit van 1,2 of 1,8 Ah, ofwel uit 5 losse babycellen. De schakeling is niet bedoeld voor loodakku's, dus alleen nikkelcadmium-akku's gebruiken. Ook kleinere akku's, bijvoorbeeld van het penlight-formaat, kunnen gebruikt worden. De laadstroom moet dan wel verkleind worden. Voor het testen van de schakeling kan men (zonder akku in de schakeling) een transformator met een 6 volts wikkeling op de punten D en F aansluiten; tussen de punten A en F sluit men een stroommeter aan; men moet 100 mA meten. Wil men wat meer
laadstroom (indien er bijvoorbeeld wat zwaardere akku's dan de aangegeven typen in de onderdelenlijst worden gebruikt of als men de akku's sneller wil opladen) dan kan de waarde van Rl wat verlaagd worden. De waarde van de laadstroom vindt men door de spanning over Rl (dus 1,25 volt) te delen door de waarde van Rl (in ohm uitgedrukt). Men krijgt dan de laadstroom in ampère. Zorg er tot slot voor (in verband met trillingen) dat alle onderdelen onwrikbaar met de print verbonden zijn; met name de eiko's en het relais kunnen het beste worden vastgeiijmd (met bijvoorbeeld Bisonkit). ICl plus koelplaat moeten stevig op de print worden vastgeschroefd. Het boutje hoeft niet geïsoleerd te worden. Wordt vervolgd!
(896144X)
Figuur 7. De schakeling, toon deze in liet lab aan de tand werd gevoeld. Figuur 8. De beide schakelingen (namelijk die uit dit artikel en die uit de volgende Elex) werden samen in een kastje gemonteerd en door een van onze sportieve ontwerpers aan een in-bedrijf-test onderworpen. Figuur 9. De beide Elexprinten werden gesandwiched en samen met de nikkelcadmiumcellen in een waterdichte behuizing ondergebracht.
elex -
11-31
IC-monitor hoog/laag-tester met 16 ingangen
Een paar jaar geleden hebben we een speciale digiprobe gepubliceerd waarmee het funktioneren van logische schakelingen gekontroleerd kon worden. Dit uitstekende apparaat heeft echter een nadeel: er kan slechts naar het logische nivo op één aansluitpunt gekeken worden. Wilt u echter in één oogopslag de nivo's op alle aansluitingen van een IC kunnen zien, dan zal er een andere schakeling gebruikt moeten worden: bijvoorbeeld de IC-monitor, die we hieronder beschrijven.
Wie met elektronica bezig is, zal altijd moeten beschikken over de nodige meet- en testapparatuur. Ook voor u als Elex-lezer blijft dat gelden, waarmee we niet willen zeggen dat onze schakelingen zo onbetrouwbaar zijn dat ze alleen met de nodige aanpassingen aan de praat te krijgen zijn. Integendeel zelfs. Alles wat wij publiceren wordt eerst uitvoerig gemeten en getest, voor het in het blad komt. In principe moet dus elke schakeling probleemloos werken. Uit ervaring 11-32 - elex
zult u echter weten dat dit toch niet altijd het geval is en dat bij de eerste test blijkt dat er geen biet van deugt. Vaak ligt dan de oorzaak bij een defekt onderdeel, een onderbroken printbaantje, een slechte soldeerverbinding, een tinklodder of simpelweg een domme bouwfout. Wat ook de moeilijkheid is, in alle gevallen zal er gezocht moeten worden en daarbij zult u al snel naar de meetinstrumenten grijpen. Voor analoge schakelingen zal dan in ieder geval de multimeter op
tafel komen en wie over een skoop beschikt, zal deze waarschijnlijk ook meteen tevoorschijn halen. Bij digitale schakelingen zouden dezelfde apparaten toegepast kunnen worden, maar in de praktijk blijkt een digiprobe toch een stuk handiger te zijn. Dit is immers een apparaat dat speciaal bedoeld is om de digitale nivo's korrekt weer te geven. Toch heeft ook de digiprobe zo zijn beperkingen. De belangrijkste daarvan is dat we het logische nivo op maar een punt kunnen me-
ten. Relaties tussen in- en uitgangssignalen van een IC gaan daardoor verloren, hetgeen toch soms best bezwaarlijk kan zijn. Eigenlijk zou het veel mooier zijn wanneer we van een IC in één oogopslag kunnen zien welk nivo op de diverse aansluitingen staat. Gelukkig is dit vrij simpel mogelijk, alleen zijn daarvoor nogal wat onderdelen vereist.
Uitgebreid, maar toclk simpel Hoeveel onderdelen er pre-
Figuur 1. Voor de IC-monitor zijn 16 identieke scftalteiingen vereist om de logisciie toestand op de aansiuitingen van een IC te meten.
BC337
0 " IC2 10n 0
Sj
© ;
IC1
10n
0
dm 1n
Si
7
mi
10|l 25V
'-
k2V7 400mW
^ ^ 6V8 I 400mW
„....N6 = IC1=74HC14 N7...N12 = ICZ = 74HC14 N13...N18 = 1C3 = 74HC14 •
•
TP'8^1 ID19
JDZO^I jD21, ID22^|
iPziWI TP^S^I 1028^1
l^sa, t4^' -W^' |D22
]D30^|
1031 TD32|
o o o o o o o o
KI 9
9 O
' ?? P?
1^D17...D48
1N4151
in D33|
-Ir ^ -I D37>
1^^. gD38,,
D39|
-X
1^040,
D41|
D43|
s
ge44
D45fc
-I
IHIS
D47|
cies noodzakelijk zijn, toont het schema van de ICmonitor in figuur 1. Wat u misschien zal opvallen, is dat het hier gaat om een 16-tal identieke schakelingetjes, die op een gemeenschappelijke voedingseenheid aangesloten zijn. Gezien dit feit, hebben we een ander schema getekend, waarin alles slechts één maal voorkomt. Hierdoor is het veel gemakkelijker om de werking van de schakeling te begrijpen. Dit vereenvoudigde schema ziet u in figuur 2. Het gedeelte rechts van de stippellijn stelt de voeding voor, terwijl links van die lijn één van de 16 ingangstrappen getekend is.
Een aardigheidje aan deze schakeling is dat er, zoals te zien, geen aparte spanningsbron vereist wordt. De hele monitor wordt namelijk gevoed vanuit de schakeling die u aan het testen bent. De voeding moet dan wel de extra stroom die de tester vraagt, kunnen leveren (ca. 500 mA). Hierbij komt alleen een groot probleem om de hoek kijken. Het is namelijk de bedoeling dat u de schakeling via een zogenaamde IC-meetclip op het te testen IC aansluit, en wel zodanig dat niet telkens opgelet hoeft te worden op welke pennen de plus en de min van de voeding staan. Dit uitzoekwerk dient door
de schakeling zelf gedaan te worden. Gelukkig is er voor nagenoeg elk probleem een oplossing en zo ook voor deze voedingsstrubbelingen. Als u zich even voorstelt dat er van het linker deel in figuur 2 zestien gelijke eenheden zijn, die allemaal met de aansluitingen van het IC verbonden zijn, dan zijn daar in ieder geval twee bij waar respektievelijk de plus en de min op staat (tenzij er door een fout helemaal geen spanning op het IC staat). Via de dioden Da en Db krijgt de tester nu zijn voedingsspanning (Da voor de plus en Db voor de min), waarbij u zich moet realise-
ren dat het hier om de dioden gaat die aan verschillende ingangen geschakeld zijn en dat het nooit zal voorkomen dat van één ingang beide dioden geleiden. Alleen die aansluitingen waarop de voedingsspanning staat, dragen bij aan de stroomverzorging van de schakeling. Het "hoog" of het "laag" nivo dat op de andere pootjes staat, is namelijk qua spanning een fraktie lager of hoger (bij respektievelijk "1" of "O"), waardoor bij die ingangen de dioden Da en Db in spertoestand staan. Via de weerstand van 100 k ö bereikt het nivo echter wel de ingang van inverter Ne. Hierelex
11-33
Figuur 2. Het schema in figuur 1 Itan een stuli begrijpelijker getelfend worden, wanneer we sleclits één ingangseentieid teltenen.
-16x-
1N41S1
o-
{ïööru-l^^o—[220]—1^
°b. 1N4151
H 2M2 \-
Onderdeienlijst ^ R 1 . . .R16 = 22 e - f i l » R17 = 220 k£3 R18,R20,R22,R24,R26,R28 ,R30,R32,R34,R36,R38,R40,R42,R44,R46,R48 = 100 kS R19,R21,R23,R25,R27,R29 ,R31,R33,R35,R37,R39,R41,R43,R45,R47,R49 = 2,2 MS
R50 = 220 n/1 W •lil R51 = 6 8 0 52 PI = 1 MQ instel Cl = C2 = C3. . C6 =
van wordt de uitgang afhankelijk van het ingangsnivo "laag" of "hoog", zodat er al dan niet een stroom door de LED kan gaan lopen. Uiteraard brandt deze LED alleen als het ingangsnivo "hoog" is, omdat dan de uitgang van de inverter "laag" is.
TTL versus
CMOS
Zoals u misschien wel zult weten, vertonen de IC's uit de TTL-serie een groot aantal verschillen ten opzichte van de CMOS-typen. Met betrekking tot deze schakeling is het verschil in voedingsspanning wei het belangrijkste. Bij TTL-lC's moet namelijk altijd 5 V gebruikt worden, terwijl bij CMOS de spanning tussen 3 en 18 V mag liggen. Om er nu voor te zorgen dat de tester voor beide IC-typen geschikt is, zou het logisch 11-34 - elex
lijken wanneer we CMOSinverters uit de 4000-serie gebruiken, omdat deze het grootste spanningsbereik aankunnen. Toch blijkt dit in de praktijk geen goede keuze te zijn. Een dergelijk exemplaar kan namelijk niet genoeg stroom leveren om rechtstreeks een LED te sturen. We zouden dus 16 stroomversterkers moeten gaan gebruiken, hetgeen de nodige extra onderdelen vraagt. Gelukkig is er een IC-familie die zowel bij lage spanningen kan werken en tevens voldoende stroom kan leveren: namelijk de 74HCserie. Deze soort heeft echter weer als nadeel dat de voedingsspanning niet hoger dan 6 V mag worden, maar daar valt gelukkig vrij gemakkelijk wat aan te doen. We kunnen er immers voor zorqen dat de spanning die
de IC-monitor vanaf het te testen IC krijgt, door een stabilisator begrensd wordt op een veilige waarde. In figuur 2 is te zien dat we daarvoor een diskrete stabilisatieschakeling gebruiken (R51, D50 en T2) en niet het een of andere regel-IC. Deze eenvoudige oplossing heeft namelijk als voordeel dat zolang de stabilisatieschakeling nog niet begrenst, de uitgangsspanning vrij redelijk de ingangsspanning volgt. Dit is bijvoorbeeld van belang wanneer we aan een TTL-IC meten. Door de stabilisatie met T2 hebben we er keurig voor gezorgd dat de schakeling voor een groot spanningsbereik geschikt is, maar zoals te zien is, zit er nog een regelaar in de tester. We duiden hierbij op Tl, R50 en D49. Deze spanningsbron is vereist om de stroom door
10 tiF/25 V 1 NF .C5 = 10 oF l"'^ 470 nF
D l . . .D16 = 5-mm-LED hyperrood, bijv. H514B5 D 1 7 . . , D 4 8 = 1N4151 , D49 = zener 2,7 V/400 mW D50 = zener 6,8 V/400 mW T l = BD175 met k o e l p r d l i l voor T0126 T2 = BC337 IC1 . , .IC3 = 74HC14 SI = enkelpolige wissel-,::iii schakelaar KI = 16 polige Header, male, haaks K2 = 16 polige Header, female, voor montage op flatcable* K3 = IC-msetoïip voor 16pen's-IC's* 50 om 16-aderlge flat-cable* print EPS 896140 (zie pag. 2) kunststoffen kastje 0: * zie tekst
de LED's op een aanvaardbare waarde te houden bij grotere voedingsspanningen. Stel dat de te testen schakeling op 12 V funktioneert en er ca. 2 V over de dioden Da en Db staat. Zonder T l zou nu de voorschakelweerstand van de LED op 10 V berekend moeten zijn. Bij een ingangsspanning van 5 V dient deze weerstand echter voor 3 V gedimensioneerd te zijn, hetgeen natuurlijk een lagere waarde vraagt dan bij 12 V. In principe moeten we dus kontinu de serieweerstand aanpassen wanneer bij een andere voedingsspanning gewerkt wordt. Aangezien Tl echter de spanning voor de LED's op ongeveer 2 V begrenst, kunnen we met een en dezelfde serieweerstand volstaan voor het gehele spanningsbereik.
Open
ingang
Bij CMOS-IC's is het een
vereiste dat alle ingangen op een logisch nivo gehouden worden. Dit geldt ook voor de ingangen die nergens voor gebruikt worden, omdat in veel gevallen het IC zich dan in een stand tussen "hoog" en "laag" gaat instellen. Hierbij kunnen vrij grote stromen in het uitgangscircuit gaan lopen, die tot gevolg kunnen hebben dat het IC zichzelf opblaast. Als we aan een CMOS-IC gaan meten, dan moeten we dus naast de logische nivo's ook gaan kijken of er niet per ongeluk een ingang open hangt. Om deze toestand met de tester te kunnen bepalen, hebben we de schakeling uitgebreid met een oscillator (Na, Nb, C6, R17 en PI), die via SI ingeschakeld kan worden en zo op de ingang van de inverter een afwisselend "hoog"- of "laag"-nivo zet. Staat SI echter in de getekende stand, dan worden
de ingangen van de inverters "losjes" aan "O" gelegd (hiervoor zorgen de weerstanden van 2,2 MQ) en kunnen we niet zien of er open ingangen zijn. Wel blijven nu de LED's knipperen die horen bij ingangen waarop een blokspanning staat.
Bouw en eerste
Figuur 3. Door het grote aantal zeer dunne printspoortjes is het niet gemalilielijlf om aan de hand van deze layout de print zelf te vervaardigen. Vandaar dat we besloten hebben om deze print in de Elexprintservice op te nemen.
test
Figuur 2 toont, zoals gezegd, de schakeling van de IC-monitor met slechts één ingang, terwijl figuur 1 heeft laten zien dat er voor 16 ingangen toch wat meer onderdelen vereist zijn. Gelukkig is het nu niet moeilijk meer om te zien dat poort Ne uit figuur 2 een van de inverters N I . . . N14, N17 of N18 voorstelt en dat de dioden Da en Db in het echte schema terug te vinden zijn als Dl 7. . .D48. We hebben overigens geen fout gemaakt met betrekking tot het typenummer van deze elex -
11-35
oooooooon n 16
n 15
14
13
n
14 12
n
13 11
n
n
12 10
11 9
DIL14
n —?
108
1
D'IL
16 1
u u u u u
Figuur 4. Ons prototype heeft door gebruik te malten van dit frontplaat-ontwerp een professioneel uiterlijlc gekregen.
é
8
uu u
OOOOOOOO
x\xv
Ë = öiomDW
dioden. U moet echt een 1N4151 gebruiken, omdat de spanningsval bij deze exemplaren lager is dan bijvoorbeeld bij een 1N4148. Bovendien mag de maximale stroom bij deze dioden groter zijn dan bij een 1N4148. Behalve het feit dat het ingangs-circuit in zestienvoud uitgevoerd is, zijn er verder niet veel verschillen tussen figuur 1 en 2. Het uiteindelijke schema hebt u dus alleen nodig voor het opbouwen van de tester, alhoewel dit ook wel zonder schema kan. Voor de tester hebben we namelijk een echte print ontworpen, waarvan figuur 3 de layout en onderdelenopstelling toont. Door het grote aantal dunne verbindingen, is deze print helaas niet echt gemakkelijk na te maken, vandaar dat we besloten hebben om hem in de Elexprintservice op te nemen (zie pagina 2). Het lastige foto-ets-procédé kunt u dan overslaan en onmiddellijk met de soldeerbout aan de slag gaan. Dit zal echter wel de nodige zweetdruppels kosten, omdat u bij elke las nauwkeurig te werk moet gaan. Alle soldeereilandjes liggen namelijk vrij dicht bij elkaar, zodat een tinbrug, die voor een ongewenste kortsluiting kan zorgen, vrij snel gelegd is. Gebruik daarom een bout met 11-36 - eiex
een zeer dunne stift en voer niet te veel tinsoldeer toe. Let er ook op dat u alle halfgeleiders (IC's, transistoren, dioden en LED's) goed op de print zet. Verwijderen van een onderdeel zonder dat de print beschadigd wordt, is namelijk erg lastig. Monteer als laatste Tl en het bijbehorende koelprofieltje, de haakse header-konnektor (KI) en tenslotte de LED's, waarbij u ervoor zorgt dat de onderkant van de LED's op dezelfde hoogte komen als de bovenkant van het koelplaatje. Zijn alle onderdelen op de print gesoldeerd en bent u er van verzekerd dat alles goed is, dan kunt u de schakeling gaan testen. Hiervoor hebt u een willekeurige gelijkspanningsbron van 5 . . . 18 V nodig, die u met behulp van een paar testsnoertjes op twee willekeurige pennen van KI aansluit. Vervolgens zet u SI in stand B (ingangen van de inverters aan massa) en als alles goed is, zal er één LED gaan branden (de LED die hoort bij de ingang waar de plus op aangesloten is). Wordt nu SI omgeschakeld, dan zullen er 14 LED's gaan knipperen (eventueel PI verdraaien om een redelijke knipperfrekwentie te krijgen). Tenslotte gaat u systematisch met zowel de plus als de min van de voeding alle ingangen langs,
om te kijken of bij elke aansluiting de bijbehorende dioden Da en Db korrekt werken.
Inkasten Als de schakeling de testfase doorstaan heeft, wordt het tijd om op zoek te gaan naar een passende behuizing. Wij hebben daarvoor, zoals op de foto's te zien is, een plat kunststoffen kastje gebruikt waar de print net in past. Hierop hebben we een frontplaatje geplakt dat aan de hand van figuur 4 gemaakt is. In de zijkant van het kastje maakt u een rechthoekig gat waar konnektor KI door past. Bent u zover gekomen, dan moet tenslotte nog de verbindingskabel tussen schakeling en IC-meetclip gemaakt worden. Zoals we in de onderdelenlijst voorschrijven, hebt u daar een stuk 16-aderige bandkabel voor nodig, een header-konnektor die rechtstreeks op de flatcable geklemd kan worden en uiteraard een 16-polige meetclip voor DIL-IC's. Het stuk bandkabel en de meetclip zijn onderdelen die voor zich spreken, maar de header's die rechtstreeks op de kabel geklemd kunnen worden, zijn konnektoren met een gebruiksaanwijzing. Vandaar dat we even stil staan bij de montage. In veel gevallen bestaat de konnektor uit drie delen: namelijk een deel waarin de
kontaktbusjes zitten en twee kunststoffen dipjes. Boven op het konnektordeel zitten 16 V-vormige aansluitpunten, die zo gegroepeerd zijn dat alle aders van de bandkabel precies in de V'tjes vallen. Met een van de twee dipjes (het deel waar de rechthoekige gaten in zitten) kunnen we nu de bandkabel op de konnektor vastzetten door dit deel met behulp van een bankschroef op het konnektordeel te persen. Als u dit goed doet, worden de aansluitlipjes door de isolatie van de kabel gedrukt, zodat ze kontakt maken met de aders. Vervolgens vouwt u de bandkabel terug, waarna u met het tweede dipje de kabel nogmaals op de konnektor vastdrukt. Op de foto in figuur 5 ziet u wat we bedoelen. Aan de andere kant van de kabel soldeert u tenslotte de meetclip volgens het schema in figuur 6, waarbij u er op let dat de pennen van de meetclip volgens de nummering op de print met de aansluitingen van de meetclip verbonden worden (gebruik hiervoor eventueel een ohmmeter om alles te kontroleren).
Gebruik Als u de monitor gaat gebruiken, zult u zien hoe gemakkelijk er mee te werken is. U hoeft immers alleen de clip op het IC te klemmen
1
rt
e«
»- O
K3 IC • meetclip
oj
co
^
in
(D
Een
^-
6 Ó Ó 6 Ó Ö Ó Ó K2 o o o o o o o o
l_*
Bkst
waarvan u de werking wilt kontroleren. Op de monitor ziet u nu in een oogopslag de logische nivds op alle aansluitingen (uiteraard moet daarvoor het IC wel in bedrijf zijn). Om vervolgens te kijken of het IC geen openliggende ingangen heeft, zet u SI in de stand "oscillator", waarna er in principe geen extra LED's mogen gaan knipperen. Met SI in de massa-stand kunnen er immers ook LED's aan en uit gaan, maar dat duidt er op dat op de bijbehorende aansluiting een pulserende spanning aanwezig is. Staat er overigens op de ingangen een blokspanning waarvan de frekwentie hoger is dan ca. 25 Hz, dan zien we de LED niet meer knipperen, maar lijkt het alsof de lichtopbrengst een stuk lager is.
I
beperking
Tot slot moeten we u er nog opmerkzaam op maken dat de monitor soms niet het korrekte logische nivo aan kan geven. Dit wordt veroorzaakt door het verschil tussen de voedingsspanning van de schakeling waar aan gemeten wordt en die van de inverters in de monitor. Gelukkig wordt de soep nooit zo heet gegeten als hij opgediend wordt. Bij simpele schakelingen, zoals u die in Elex aantreft, zult u
hier namelijk zelden of nooit last van hebben, omdat in deze apparaten een "1" meestal overeenkomt met de voedingsspanning en een "O" nagenoeg O V is. Dit grote spanningsverschil zal altijd korrekt door de monitor aangegeven worden.
wm
elex-abc
inverter: Schakeling die van het ingangssignaal een "spiegelbeeld" maakt; een hoge ingangsspanning geeft dus een lage uitgangsspanning en omgekeerd. Deze schakeling komt zowel in de digitale als in de analoge elektronica voor DIL: (Dual In Line) Met deze afkorting bedoelt men dat er twee rijen aansluitpootjes aan het IC zitten.
Figuur 5. Het monteren van de header-konnektor op de bandkabel is een karwei op zich. Figuur 6. Volgens dit schema soldeert u de meetclip op de bandkabel. Isoleer daarna de soldeerlassen met krimpkous, om te voorkomen dat de schakeling waaraan u wilt meten, defekt raakt door kortsluiting van de aansluitingen.
elex -
11-37
tonenreeks na knopdruk Met de hier beschreven melodie-generator l
kers. Kortom: zet het ding maar in elkaar en doe ermee wat u leuk vindt.
De
schakeling
De melodie-generator bestaat blokschematisch uit twee delen. Het ene deel van de schakeling (zie figuur 1) wordt gevormd door een AMV (astabiele multivibrator; T l en T2), waarvan de frekwentie door middel van een potmeter bepaald wordt. Het signaal van deze AMV wordt via N3 en T3
aan een luidspreker doorgegeven. Het tweede gedeelte van de schakeling, namelijk het gedeelte rond 1C2, is een teller met een ingebouwde 1-uit-lO-dekoder; deze wordt gestuurd door de bijbehorende klokgenerator NI. De teller levert via de instelpotmeters P2. . . P9 acht verschillende instellingen na elkaar aan de AMV, zodat er acht verschillende tonen achtereen klinken. De tonenreeks start zodra drukknop SI wordt losgelaten,
en eindigt zodra alle acht tonen hebben weerklonken.
AMV met
truuk
Hoewel de AMV er op het eerste gezicht vrij normaal uitziet, valt toch op dat de twee basisweerstanden, R5 en R6, niet rechtstreeks, zoals normaal zou zijn, aan de plus van de voeding vastzitten. De reden van dit alles is dat de AMV niet, zoals gebruikelijk, op slechts één vaste frekwentie hoeft te werken, maar een
10V
?•
IC3 10 7810
- J - -f>€)
(14) IC1
2
N *„
Figuur 1. De schakeling bestaat uit een astabiele multivibrator (Tl en T2), die door een teller op een reeks van acht verschillende frekwenties ingesteld kan worden.
•^*® Q1
I_7l00kl l_7lÖÖkI RST
Q2 l_/lOOkv Q3
Cjrt
SOOkTl
'
Q4
4 N1 \ ^ IC2 4017
•fczi^üM6
N1...N4=IC1=4093
I
P8
I Q8 Q9
9
XlOOk» Tiöoki
P9 /'lOOk
ÊNA
Rlpl
•
8x
1N4148
R5
BC547B
instelbare frekwentie moet hebben; daarnaast moet de AMV ook nog elektronisch in- en uitgeschakeld kunnen worden. Het aardige van de AMV uit deze schakeling is dat zowel het instellen van de frekwentie als het in- en uitschakelen van de AMV met behulp van maar één besturingsleiding plaatsvinden, namelijk de verbinding tussen het knooppunt van R5 en R6 en de dioden D l . ..D8. Hoe dit funktioneert, zullen we hieronder uit de doeken doen.
Gewoon en toch anders Bij de AMV uit deze schakeling werken (net zoals bij iedere gewone AMV) beide transistoren als schakelaars. Deze gaan ieder om de beurt open en dicht. Als Tl geleidt, spert T2, en vice versa. De basisweerstanden van een AMV zijn normaliter met hetzelfde punt van
de voedingsspanning verbonden als de koliektorweerstanden. Als gevolg hiervan willen bij het inschakelen van de voedingsspanning beide transistoren van de AMV in geleiding komen. Doordat de komponenten van de linker helft van een AMV nooit helemaal gelijk zijn aan die van de rechter helft, zal één van beide transistoren van de AMV bij het inschakelen net iets eerder dan zijn tweelingbroeder in geleiding komen. De beide koppelkondensatoren C3 en C4 zijn op het moment dat de generator wordt ingeschakeld, in ontladen toestand. Stel, dat bij het inschakelen Tl het eerst in geleiding komt. De koliektor van Tl komt dan op massanivo te liggen, en dus ook de linkerkant van C3. De rechterkant van C3 (dus ook de basisspanning van T2) is aanvankelijk O volt, zodat T2 spert. Maar CS
wordt via R5 en een van de dioden en instelpotmeters tot een positief nivo opgeladen. Als de spanning op de rechterkant van C3 voldoende hoog is geworden (circa 0,6 volt), dan komt T2 in geleiding. Dit houdt in dat de kollektorspanning van T2 van voedingsspanningsnivo naar massanivo omlaag gaat. Via C4 wordt deze hoog/laag-overgang aan de basis van Tl doorgegeven, zodat deze transistor gaat sperren. Dit sperren duurt zolang, tot de spanning op de linkerkant van C4 (en dus die op de basis van Tl) via R6 en een van de dioden en instelpotmeters tot op een nivo van zon 0,6 volt gebracht is. Op dat moment komt Tl weer in geleiding en blokkeert hij T2 via koppelkondensator C3. Hierna blijft ditzelfde proces, waarbij beurtelings de ene, dan weer de andere transistor geleidt, zich herhalen, zodat
er op de kollektoren van beide transistoren een blokspanning staat. In de schakeling wordt de blokspanning die op de koliektor van T2 staat, via N3, R8 en PIO aan de basis van T3 doorgegeven. N3 werkt als een buffer tussen de AMV en de emittervolger T3. Door de aanwezigheid van N3 wordt voorkomen dat de stand van volumeregelaar PIO van enige invloed kan zijn op de door de AMV geproduceerde geluidsfrekwentie.
In- en
uitschakelen
Hoewel hiervoor besproken is hoe een normale AMV funktioneert, is nog niet duidelijk gemaakt op welke wijze het in- en uitschakelen van de AMV plaatsvindt. De basisweerstanden van de AMV uit deze schakeling moeten, net zoals bij iedere andere AMV het geval is, met hun knooppunt aan deelex — 11-39
zelfde voedingslijn liggen als de kollektorweerstanden. Bij een AMV-schakeling die met NPN-transistoren is opgebouwd, is dit de plus van de voeding. Welnu, zoals hiervoor reeds is uiteengezet, kan een AMV alleen starten, indien beide transistoren bij het inschakelen van de voedingsspanning in geleiding kunnen komen. Als men de koppelkondensatoren uit de schakeling zou verwijderen, dan dienen beide transistoren ten gevolge van de basisspanning (of liever gezegd: basisstroom) in geleiding te blijven. Het zal hieruit duidelijk zijn dat men beide transistoren kan laten sperren door hun basisspanning tot beneden zo'n 0,6 volt te laten dalen; de AMV stopt dan meteen met de produktie van blokgolven. Om de AMV in- of uit te schakelen, hoeft dus alleen maar het knooppunt van R5 en R6 ofwel op een positieve spanning, ofwel op massa-nivo gelegd te worden. In de schakeling uit figuur 1 ligt dit knooppunt normaliter op massa-nivo. Alleen indien er via de teller/dekoder-uitgangen en een van de potmeters even een positieve spanning op het knooppunt R5/R6 gezet wordt, klinkt er uit de luidspreker een toon. Tot zover het in- en uitschakelen van de AMV
Toonhoogteregeling Het bepalen van de frekwentie die de AMV produceert, geschiedt zoals gezegd, door middel van instelbare weerstanden. In de schakeling uit figuur 1 bepaalt het wel of niet aanwezig zijn van een positieve spanning op het knooppunt van R5 en R6 of de AMV is in- of uitgeschakeld. De grootte van de basisweerstanden echter, welke als laadweerstanden voor C3 en C4 werken, bepaalt de hoogte van de geluidsfrekwentie die door de AMV wordt opgewekt. Om een achttal verschillende frekwenties te krijgen, zijn op de uitgangen van de teller/dekoder (die tijdens het tellen ieder om de beurt positief worden) acht instelpot11-40 - elex
meters aangesloten. Als deze potmeters ieder in een andere stand staan, dan worden er na elkaar acht verschillende laadweerstanden via Dl. . . D8 samen met R5 of R6 gemaakt. Het resultaat zijn acht verschillende tonen die om de beurt door de AMV worden opgewekt. Aangezien de snelheid, waarmee de basisspanning van laag naar hoog gaat, door de waarden van de basisweerstanden bepaald wordt, is duidelijk dat hoe kleiner de laadweerstanden zijn, hoe sneller de kondensatoren C3 en C4 worden opgeladen, en hoe hoger de geluidsfrekwentie van de AMV zal zijn. De AMV-frekwentie is dus direkt afhankelijk van de waarden van R5 en R6 en de op een bepaald moment daarmee in serie staande instelpotmeter.
De
teller
IC2 is een tien-teller met ingebouwde 1-uit-lO-dekoder; op zijn uitgangen verschijnen dus na elkaar tien verschillende uitgangskombinaties. In de schakeling van fi-
guur 1 zijn niet alle uitgangen van IC2 getekend (QO wordt namelijk niet gebruikt). Als de teller aan het tellen is, dan worden zijn uitgangen QO. . .Q9 ieder om de beurt hoog (positief). Normaal zijn de uitgangen laag (massa-nivo). Er is dus telkens maar één uitgang tegelijk hoog. De desbetreffende uitgang selekteert op dat moment een van de instelpotmeters, zodat er een toon uit de luidspreker klinkt. De teller wordt gestart indien er op SI gedrukt wordt, of, nauwkeuriger gezegd, zodra SI weer wordt losgelaten. Op dat moment wordt QO hoog, vervolgens Ql, enzovoort, tot en met Q9. Uitgang Q9 wordt, zoals uit figuur 1 blijkt, niet gebruikt voor het leveren van een stuurspanning aan de AMV, maar voor het blokkeren van de klokgenerator van de teller. Zodra Q9 hoog wordt, verschijnt er op de uitgang van inverter N2 een laag nivo. Deze lage spanning blokkeert via ingangspen 2 de klok-generator die rond NI is opgebouwd. Op dat moment stopt de klok en staat
de teller stil. Zodra er op SI gedrukt wordt, vindt er een reset in de teller plaats; doordat bij een reset de teller weer van voren af aan wil gaan tellen en dus Q9 dan weer laag wordt, heeft het drukken op SI tevens tot gevolg dat de klokoscillator gedeblokkeerd wordt en weer klokpulsen aan de teller kan leveren. Zodra SI wordt losgelaten, worden QO tot en met Q9 weer één voor één hoog. We zullen nog even op de werking van de klokgenerator ingaan. NI is als in- en uitschakelbare inverter geschakeld. NI kan alleen maar het ingangssignaal op pen 1 (in geïnverteerde vorm) aan zijn eigen uitgang doorgeven indien het nivo op pen 2 hoog is. Bij een laag nivo op pen 2 reageert de uitgang van NI helemaal niet op nivo-veranderingen op pen 1. Zodra pen 2 hoog wordt, kan NI dus als inverter werken. Als het nivo op pen 1 laag is, dan is dat op pen 3 dus hoog, en omgekeerd. Kondensator Cl, die aan pen 1 vastzit, zal proberen om via PI en Rl tot hetzelfde nivo opgeladen en ontladen te wor-
Figuur 2. De onderdelenopstelling van de melodie-generator voor een Elex-print formaat 2. Figuur 3. Ons prototype was voor tiet testen in liet lab van een flinke luidspreker voorzien.
Onderdelenlijst
R1,R5,R6,R8 = 10 kS R2 = 47 kS R3 = 100 kQ R4,R7 = 1,2 kQ R9 = 150Q PI = 500 kQ instelpotmeter P 2 . . . P9 = 100 kQ instelpotmeter PI O = l O k Q instelpotmeter C l = 1 fjF C2,C8 = 100 nPj C3,C4 = 33 nF f! C5,C6 = 220 nF^ C7 = 330 nF T l . . . T 3 = BC547a J D l . . .D8 = 1N4148 a i IC1 = 4093 W' IC2 = 4017 IC3 = 7810 SI = drukknop met maakkontakt
Geschatte bouwkosten; zonder Elex-print, circa J 25,-
den als op de uitgang van NI staat. Als gevolg hiervan probeert pen 1 telkens hetzelfde spanningsnivo te bereiken als de uitgang. Maar vóórdat de ingang het uitgangsnivo bereikt heeft, klapt het uitgangsnivo al weer om. Als de ingang hoog wordt, dan wordt de uitgang laag en vice versa; NI is immers een inverter. De voortdurende wisseling op de uitgang van NI, die een langzame blokspanning vormt, wordt door de teller als kloksignaal gebruikt. Met PI kan de laad- en ontlaadtijd van Cl worden ingesteld, en dus de frekwentie van de klokgenerator. De stand van PI
bepaalt dus hoe snel de teller telt en hoe snel na elkaar de acht verschillende tonen uit de luidspreker klinken.
Opbouw en afregeling De hele schakeling past uitstekend op een Elex-print formaat 2 (zie de onderdelenopstelling in figuur 2 en de foto in figuur 3). De acht instelpotmeters kunnen het beste van nummers voorzien worden, zoals ook in figuur 2 te zien is. Op deze wijze kan men namelijk zien welke potmeter bij welke toon hoort. Men kan zelf bepalen of
men de volume-potmeter en die voor het instellen van de klokfrekwentie als gewone potmeter of als instelpotmeter uitvoert, zoals wij bij het prototype gedaan hebben. Met P2. . . P9 is de uitgangsfrekwentie van de AMV over een bereik van meer dan drie oktaven te variëren. De snelheid waarmee de melodie-generator zijn acht toontjes doorloopt, kan met PI maximaal op zon drie a vier sekonden worden ingesteld. Wie de tonenreeks langer wil laten duren, kan Cl wat in waarde vergroten. Ook met de waarden van C 3 . . .C6 kan geëxperimenteerd worden
voor het verleggen van het hele frekwentiebereik. Sommige lezers zullen het misschien leuk vinden om de instelpotmeters niet op de teller-uitgangen, maar op een (met behulp van drukknoppen) zelfgemaakt keyboard aan te sluiten. Als de linker kant van een instelpotmeter met de plus van de voeding wordt verbonden, dan hoort men een toon. Als voeding kan een kleine netadapter van 12 volt/ 100 mA gebruikt worden. Ons prototype had bij deze spanning een stroomopname van ongeveer 70 mA. (896135X) elex -
11-41
spoelen en /condensatoren een BASIC-programma voor al het rekenwerk naar een programma van M. Janssens
Spoelen en kondensatoren zijn van die onderdelen waar we zelden of nooit mee rekenen en als we voor een bepaald doel dan toch eens moeten cijferen, dan blijkt dat we ergens ver uit ons geheugen de juiste formules moeten opdiepen. Niemand heeft immers hersencellen genoeg om alles te onthouden. Gelukkig kunnen we tegenwoordig voor die gevallen de computer gebruiken, omdat dit immers een dom ding is dat wel gemakkelijk een heleboel "ballast" kan vasthouden. Uiteraard is daar wel software voor noodzakelijk, maar zoals u straks zult zien, kan dat uitstekend met een simpel BASIC-programma. Het voornaamste probleem met kondensatoren en spoelen is het in serie en parallel schakelen. Bijna iedereen weet wel dat bij één van de twee dezelfde formules gebruikt mogen worden als bij weerstanden. Maar bij welke soort was dat ook al weer? In feite is het heel simpel. Een spoel is net als een weerstand voor zowel wissel- als gelijkstroom een geleider en daarnaast zijn ze op ongeveer dezelfde manier gemaakt (zeker als u kijkt naar de dikke draadgewonden weerstanden). Deze overeenkomsten kunt u gebruiken als ezelsbruggetje om te onthouden dat voor spoelen dezelfde formules voor serie- en parallelschakelingen gelden als bij weerstanden. Hieruit valt dan te konkluderen dat het voor kondensatoren net andersom is. Ook dit is gemakkelijk te onthouden. Als we namelijk twee kondensatoren parallel schakelen, dan vergroten we in principe het oppervlak van de platen, waardoor de kapaci11-42 - elex
teit toeneemt, terwijl bij spoelen en weerstanden de waarde van het totaal juist
lager wordt bij parallel schakelen. Zetten we dus alles nog
even op een rijtje, dan krijgen we de volgende formule-reeks Serieschakeling weerstanden: Rtot = Rl -I- R2 + . . . . -h Rn spoelen: Ltot = LI + L2 -I- . . . Ln kondensatoren: 1/Ctot = l/Cl + 1/ C2 + ...l/Cn Parallelschakeling weerstanden: 1/Rtot = 1/Rl + 1/R2 + .... + l/Rn spoelen: 1/Liot = 1/Ll + 1/L2 + . . . 1/Ln kondensatoren: Ctot = Cl -^ 0 2 -^ . . . Cn
Wisselspanningsweerstand en resonantiefrekwentie Een andere belangrijke fak-
tor bij spoelen en kondensatoren is de impedantie (de wisselspanningsweerstand) van deze komponenten. Zoals u misschien wel weet, is deze impedantie afhankelijk van de frekwentie en om dit te berekenen, hebben we ook een aantal formules nodig, namelijk: Xe = l/27ifC en XL = 2TtfL Bij ons BASIC-programma zijn deze formules keurig ingebouwd en hoeft u dus ook niets te onthouden. De computer rekent alles voor u uit en het enige dat u in moet voeren, is de waarde van de spoel of kondensator en de frekwentie waarbij de impedantie bepaald moet worden. Uit de eerste aflevering van de serie "basisberekeningen" weet u vast en zeker ook nog wel dat er nog iets anders aan de hand is met betrekking tot spoelen, kondensatoren en frekwenties. Als we namelijk een serieof een parallelschakeling maken van een spoel en een kondensator, dan ontstaat er een zogenaamde trillingskring. Deze kring blijkt een bepaalde resonantiefrekwentie te hebben, die met de volgende formule berekend kan worden: f = l/(2Tt|/LC)
Het
programma
Na deze opsomming van formules, die u allemaal weer snel mag vergeten, gaan we nu over naar het echte werk: het programma. Dit is immers hetgeen waar het hier allemaal om draait. Wie enige kennis heeft van programmeertalen, ziet onmiddellijk dat de nevenstaande listing een BASIC -programma betreft. Om preciezer te zijn een GW-BASIC-programma. Dit betekent dat u in feite het programma alleen op een PC kunt laten lopen. Gelukkig lijken de diverse BASICdialekten vrij sterk op elkaar, zodat uw computer misschien ook met het programma uit de voeten kan. Daar komt nog bij dat we er voor gezorgd hebben dat er nagenoeg geen soortspecifieke kommando's ge-
bruikt worden, zodat u nauwelijks iets hoeft te veranderen. Raadpleeg in ieder geval de handleiding van uw computer als u twijfelt of een bepaalde opdracht ook door uw machine herkend wordt. Als u er van verzekerd bent dat het programma ook op uw computer zal werken, kan de listing ingetikt worden terwijl de computer in de BASIC-mode staat. Dit is een vervelend karwei waar u goed bij moet opletten. Oh zo gemakkelijk worden er namelijk punten, komma's en aanverwante tekens vergeten. Ook voor spel-fouten moet u beducht zijn, want de computer is maar een dom ding, dat dergelijke vergissingen niet weet te herstellen. Als alles ingetikt is, maakt u eerst een kopie van het computer-geheugen op cassette of disk en pas daarna tikt u het woordje "RUN" in om te kijken of het programma wel wil draaien. Deze volgorde is uiterst belangrijk, omdat er altijd een kans bestaat dat de computer op "tilt" raakt en al het tikwerk opnieuw gedaan kan worden. Na het starten van het programma zal er hopelijk een menu op het beeldscherm verschijnen. Van hieruit kunt u naar de verschillende berekeningen gaan voor serieen parallelschakeling, impedantiebepaling of resonantiefrekwentie. De computer zal u vervolgens de nodige gegevens vragen om daaruit het goede antwoord te becijferen. Werkt het programma niet zo als we net beschreven hebben, dan zit er toch een fout in en zult u moeten gaan zoeken. Hierbij kan de BASIC-opdracht TRON misschien de nodige diensten bewijzen, om te kijken of de computer op de juiste manier door alle sub-routines loopt. Vergelijk ook letter voor letter de ingetikte listing met de originele versie en kijk nogmaals of uw computer wel alle GW-BASIC-opdrachten begrijpt.
(896155X)
Hl NI' ; ; i n i N ( ; ' ; (
I .•
1,10 11(1 \•^<^
/'•,
INT i'HlNl* " I'KINT " i ' H i N ' r '• I'KINT " 1'HINT " •i INKKY-; : V A U 10 ) : K I Ü THKN
H>(1 1 VO IF UïO IK l-iO L-:NI) ;oo 21Ü ON 1 (iosun . : ) o . ? y o . 3 ! ) 0 , 1 1 0 . 1 7 0 , ^ 9 0 , 2 20 GOTO "JO KONDKNSATüHKN IN S E K i E 22b HEM 230 CLS : PKINT V e r v d n q i n q s k a p a c i L tM t k o n d e n s a L o X'j( 2 ) - K 5 ( 2 ) : X 5 ( J ) - K S ( 3 ) 240 XS(1 ) K$(1 ) 2bO T5(l )- '"kondi s a L o r " ; T $ ( 7 ) = " i n s e r i f ? " 2b0 CÜSUB 990 270 GOSUB 1340 280 RETURN KONDENSATOREN PARALLEL 285 REM rvdnqinqskapatjtejt. kondensato 290 CLS : PHINT 5 ( 2 > - K S < 2 ) : X5< 3 ) = K 5 ( 3 ) iOO XS(1 } = K&{1 ) Lor" : TS( 2 ) =" p a r a U e i ? " 310 T5<1 )-"kondi 320 GOSUB 860 330 GOSUB 1340 34 0 RETURN S P O E L E N IN S E R I E 34b REM angingsindiikt. ie spoe Ie 350 CLS : PRINT 5 ( 3 )=S$<3 ) 360 X$(1 >-SS(1 ) 370 T$ : XS(2) = KS{2) (3) = KS(3) 500 GOSUB 1130 510 GOSUB 122 0 520 PRINT"Wat l 530 X$(1 ) = F5(1 ) 540 GOSUB 1130 550 GOSUB 1300 1/(2*3 .14-F-K>; 560 PRINT : PRINT"De 570 GOSUB 1340 580 RETURN 585 REM WISSELSTROOMWEERSTAND SPOEL 590 CLS : PRINT "De wisse1stroomweerstand van een spoel 600 PRINT : PRINT"Geef de waarde van de spoel"; : INPUT 610 XS{1) = S$(1) : XS(2)-SS<2) : XS(3) = SS(3) 620 GOSUB 1130 630 GOSUB 1270 640 PRINT"Wat is 650 XS(1 ) = ?%{! ) 660 GOSUB 1130 stand bedraagt";2-3.14»F'S;" ohm" 670 GOSUB 1300 680 PRINT : PRINT"De 690 GOSUB 1340 700 RETURN 705 REM • --• RESONANTIEFREKWENTIE 710 CLS : PRINT "De resonant ie frekwentie van een L-C 720 PRINT ; PRINT"Geef de waarde van de kondensator"; 730 XS<1)-KS(1) : XS(2>-KS<2) : X$(3)=KS{3) 740 GOSUB 1130 X$(2>^SS(2 ) 750 GOSUB 1220 760 PRINT"Geef d 770 X5(l )-S$(l ) 780 790 800
GOSUB 1 1 3 0 GOSUB 1 2 7 0 F=l/<2-3.14»SQR(S-K))
810 PRINT i PRINT"De resonantlefrekwentie is"; 820 IF F<1000 THEN PRINT F;" H z " 830 IF F>-1000 THEN PRINT F/1000;" kHz" 840 GOSUB 1340 850 RETURN 860 REM OPTELLEN DEEL WAARDEN 870 PRINT : PRINT "Hoeveel ";TS{l);"en staan er ";T$(2); 880 N$-INKEY$ : IF NS^"" THEN 880 890 N=VAL(N$) : IF N<2 OR N>10 THEN 880 900 PRINT N ;T&(1 ); INPUT : 910 GOSUB 1130 920 XV-0 : X=0 930 FOR 1=1 TO N ;T$(1 ); 940 PRlNT"Geef de waarde 950 XV XV*X DELEN VAN DE DEEL WAARDEN 960 NEXT el " ; T $ ( l ) ; " e n staan er ";T$(2); 970 PRINT : PRINT "De ve THEN 1 0 1 0 980 RETURN I F N < 2 OR N > 1 0 THEN 1 0 1 0 990 REM 1000 PRINT : PRINT "Hoev 1010 NS=INKEY5 : IF N$=" 1020 N-\/AL(N5) " ;TS(1 ) ; I ; : INPUT : 1030 PRINT N 1040 GOSUB 1130 1050 XV-0 ; X-0 1060 FOR 1=1 TO N " ; T $ ( 1 ); ang ingsi 1070 PRINT"Geef de w a a n 1080 !F X< =0 THEN 1070 1090 XV-XV+1/X 1100 NEXT :XS(3 ) 1110 PRINT : PRINT "De • 1120 RETURN 1130 REM EENHEID OPHALEN 1140 PRINT"In welke grootheid wordt de waa 1150 PRINT "1) ";X$(1);" 2 ) ";X5(2);" 3) 1160 IS=INKEY$ : IF 1$="" THEN 1160 1170 G=VAL(I5) ; IF G<1 OR G>3 THEN 1160 1180 IF G=l THEN PRINT" ===" 1190 IF G=2 THEN PRINT" ===" 1200 IF G=3 THEN PRINT" ===" 1210 RETURN 1220 REM OMZETTEN GROOTHEID KONDENSATOR 1230 IF G=l THEN K= K/1000000 1240 IF G=2 THEN K- K/1E»09 1250 IF G=3 THEN K= K/1E*12 1260 RETURN 1270 REM ------ OMZETTEN GROOTHEID SPOEL 1280 IF G=2 THEN S= S/IOCO 1290 IE G=3 THEN S= S/1000000 1300 REM OMZETTEN GROOTHEID FREKWENTIE 1310 IF G=2 THEN F= F-1000 1320 IF G-3 THEN F- F-1000000 1330 RETURN 1340 REM -- WACHT ROUTINE 1350 PRINT : PRINT : PRINT"Druk op een toets om terug te i 1360 IF INKEYS-"" THEN 1360 13 70 RETURN
elex - 11-43
bedleeswekket voorkomt onnodige energieverspilling H. De Belder
Fervente bedlezers hebben het waarschijnlijk allemaal al eens meegemaakt dat ze 's morgens wakker werden met het boek of tijdschrift nog op hun schoot en de leeslamp nog aan. Nu hebben wij niets tegen lezen in bed, maar wel tegen verspilde elektriciteit. De ontwerper van deze schakeling heeft getracht een simpele elektronische remedie voor dit probleem te realiseren — iets waar hij volgens ons aardig in geslaagd is. In dit artikel wordt de schakeling beschreven die bij onze recentelijk gehouden ontwerpwedstrijd de 3'^'= prijs in de wacht heeft gesleept. Deze "bedleeswekker" is ontworpen door Herman De Belder uit Oostnieuwkerke in België. Dhr. De Belder hoort met zijn 39 jaar tot het ietwat rijpere deel van ons lezerspubliek. Hij is gelukkig getrouwd en vader van twee kinderen. Hoewel hij qua opleiding en beroep in de metaalbewerkingssektor thuishoort, vormt elektronica zijn grote passie Na het werk wordt er praktisch elke dag druk met de soldeerbout gestoeid en Elex is al jaren zijn lijfblad. Behalve met elektronica houdt dhr. De Belder zich ook nog met sport vissen bezig. Tijdens die rustige uren aan de waterkant vindt hij waarschijnlijk de tijd om zijn schakelingen uit te knobbelen. Wie weet, verblijdt hij ons t.z.t. nog eens met wat slimme visserijelektronica. 11-44 - elex
Figuur 1. De schakeling bestaat uit drie elementen, namelijk een lichtsensor (R5), een timer (IC1) en een pieptoongenerator (N4 en Bzl).
+ -0-
© 9V
h B2i
0
f PB2720 N1...N4 = IC2 = 4093
Het is zeer waarschijnlijk dat de ontwerper, als trouw Elex-lezer, zichzelf er al eens op betrapt heeft dat hij 's morgens wakker werd met zijn lijfblad nog in de hand en het licht nog volop aan. Naar zijn zeggen heeft hij in elk geval een hekel aan het slordig omgaan met energie en dat was dan ook de reden dat hij een elektronische oplossing voor dit probleem heeft bedacht. Zijn inspanningen hebben geresulteerd in een alleraardigst schakelingetje, zonder dat er nu meteen sprake is van revolutionaire nieuwe technieken. Dat laatste kon natuurlijk ook moeilijk, aangezien de "bedleeswekker" is gemaakt in het kader van de Elex-ontwerpwedstrijd en wijzelf duidelijke voorwaarden hadden verbonden aan zowel de omvang als de kostprijs van de deelnemende schakelingen. Zo moesten de ontwerpen per se op een standaard-printje formaat 1 passen, dienden ze uitsluitend goed-verkrijgbare onderdelen te bevatten en mochten ze bovendien niet duurder zijn dan vijfentwintig gulden. We waren ons er uiteraard terdege van bewust dat zoiets remmend werkt op de kreativiteit van de aspirant-ontwerpers, maar we moesten ergens grenzen trekken. Goed. Terug naar de schakeling van mijnheer De Belder. Hoe moeten we ons de "bedleeswekker" voorstellen? Gaat het om een komplete
klok met analoge of digitale uitlezing of is er eerder sprake van een veredelde parkeerschijf? Geen van beide eigenlijk, hoewel de tweede variant er het dichtste bij komt. Het ontwerp heeft nog het meeste gemeen met een kook- of eierwekker, alleen is het uiterlijk nogal afwijkend: van buiten ziet de wekker er namelijk uit als een doodgewoon sigarenkistje.
Schakelen
met
licht
De ontwerper heeft vooral goed nagedacht over het praktisch gebruik en de bediening van de bedleeswekker. Hij wilde bij voorkeur geen kleine knopjes en schakelaars op het apparaat, want dat werkt maar lastig als je met een halfslaperig hoofd in bed ligt. Drukknop-gestuurde timers zijn er bovendien al genoeg, zo redeneerde hij terecht. Het moest wat anders worden, iets dat gemakkelijk in het gebruik was en liefst een tikkeltje origineel. Als vanzelf kwam toen het idee boven om de wekker met behulp van licht te starten. Lezen in bed doe je immers met een lampje, dus waarom dit licht niet gebruikt als schakelaar? In de praktijk werkt het als volgt. De bedleeswekker bevindt zich in een kastje met een scharnierend deksel; een gewoon sigarenkistje voldoet hiervoor prima. Zo-
896133X-11
dra men gewapend met een boek in bed stapt, opent men het deksel en knipt het leeslampje aan. De wekker loopt nu en geeft u ongeveer een uurtje de tijd om te lezen. Na het verstrijken van dat uur, waarschuwt een zoemer dat het licht nog steeds brandt. Was u inmiddels ingedut, dan bent u verplicht om de lamp uit te doen, want de zoemer is heel hardnekkig. Hebt u nog totaal geen slaap als de zoemer gaat, dan kan er een nieuwe cyclus van een uur worden gestart door het deksel even dicht en weer open te doen. Uiteraard reageert de bedleeswekker ook op daglicht. Daarom is het aan te bevelen om er een gewoonte van te maken het deksel 's morgens steeds te sluiten. Anders blijft de schakeling de hele dag door staan piepen.
Eenvoud
troef
Voor een schakeling als deze kan met heel weinig onderdelen worden volstaan. We hebben in feite ook maar drie elementen nodig: een lichtsensor, een timer en een pieper. Alle drie zijn dat dingen die met moderne komponenten heel simpel te realiseren zijn. Een korte blik op het schema van figuur 1 leert dat de funktie van lichtsensor wordt vervuld door een lichtgevoelige weerstand, of-
tewel LDR (R5); als timer fungeert een gangbaar tellerIC (ICl), terwijl een simpele oscillator (N4) en een piëzobuzzer in eendrachtige samenwerking voor de pieptoon zorgen. Het draait natuurlijk allemaal om ICl. Dit is een CMOS-IC van het type 4060 en deze zwarte zestienpoter bevat een 14-traps binaire teller met ingebouwde oscillator. Cl en Rl bepalen de oscillatorfrekwentie en daarmee de periodetijd op de diverse Q-uitgangen. De waarden zijn hier zo gekozen dat op Q13 een tijd van ongeveer een uur wordt verkregen. Het inwendige van het IC is zodanig opgezet dat bij een hoog nivo op de resetingang (pen 12) alle tellertrappen gereset zijn en alle uitgangen laag. Zodra de reset wordt opgeheven, start de teller. Dat starten en stoppen van de teller gebeurt hier op kommando van de LDR. In rust (deksel dicht) is de LDR donker en is zijn weerstand zeer hoog. Pen 8 van N3 ligt daardoor dus aan een zeer laag nivo, met als gevolg dat de uitgang van Schmitt-triggcr N3 hoog is en ICl zich in reset-toestand bevindt. Zodra de LDR wordt belicht (deksel open), daalt zijn weerstand echter drastisch, zodat het knooppunt R5/R3 van laag naar hoog verschuift. De uitgang van N3 wordt daarmee laag en de reset van het teller-IC wordt elex -
11-45
Onderdelenlijst R1 R2 R3 R4 R5
820 kö 2,2 MS
Cl C2 C3
220 nF 68 nF
iir: ' Mlf
82 kQ d O ö i s ) 8,2 kS LDR
iCI = 4060 (C2 = 4093
•'$'•-%,
:Ni|::,,Jiii| |»i;||
Bzl = buzzer {IMS"^^ PB2720) batterij-dip ::||| !C-voetjes gésctiatte bouwkosten: ca. f 15,-
opgeheven: de wekker begint te lopen. Na ongeveer een uur (bij het prototype duurde het exakt 56 minuten en 41 sekonden) is het zover dat uitgang Q13 hoog wordt. Via Schmitt-trigger N2 en buffertrap NI (die hadden we nog over omdat een 4093 vier NAND-Schmitt-triggers bevat) wordt nu de rond N4 opgebouwde oscillator gestart, waarop piëzobuzzer Bzl een gemeen intermitterend piepje zal laten
11-46 -
elex
horen, waar beslist niet doorheen te slapen valt.
Nog wat
details
Iets dat opvalt bij nadere beschouwing van het schema, is dat een aan/uitschakelaar ontbreekt. Die hebben we ook niet nodig, aangezien NS hier in feite fungeert als een soort "elektronische schakelaar". Zolang de LDR niet belicht wordt en ICl in reset-
toestand verkeert, is het stroomverbruik van de bedleeswekker met een gewone multimeter niet of nauwelijks te meten. Met de teller in werking bedraagt het verbruik ca. 200 juA, terwijl de stroomopname tijdens het piepen nog juist onder de 1 mA blijft. De schakeling is dus een toonbeeld van zuinigheid (zou mijnheer De Belder van geboorte misschien toch een Nederlander zijn?), zodat ook zonder aan/uit-schakelaar een 9-V-
Figuur 2. De ontwerper heeft de bedleesmekker keurig op een standaard-print formaat 1 weten onder te brengen.
batterijtje het als voedingsbron ettelijke maanden zal uithouden — zelfs bij intensief gebruik. Nog een paar wetenswaardigheden. Zoals gezegd, bepalen Rl en Cl de oscillatorfrekwentie en daarmee de leestijd. Vindt u de hier gekozen tijd van ca. 1 uur te kort, dan kan Cl iets in waarde worden vergroot. Wilt u doorgaans niet zo lang lezen, dan is het het beste om Rl te verkleinen. Om de LDR in zijn funktie van "startschakelaar" trefzeker te laten reageren op alle lichtveranderingen, is een juiste dimensionering van R3 (waarmee hij samen een spanningsdeler vormt) van groot belang. Overgangen van donker naar licht vormen voor een LDR niet zon probleem, maar omgekeerd werkt hij zoals bekend veel trager. Bij het proefmodel bleek een waarde van 82 a 100 kQ voor R3 het beste "schakelgedrag" te geven.
Kegelklok Er is tegenwoordig zoveel te koop, in zoveel varianten, dat je het overzicht soms kompleet kwijt raakt. En het wordt met de dag erger want met de regelmaat van de klok storten de fabrikanten weer hele bakken met nieuwe produkten uit over het hoofd van ons, arme konsumenten. Toch is het zo dat er in die hele stroom van nieuwigheden maar hoogst zelden iets valt aan te wijzen dat er echt uitspringt — iets dat een serieuze vernieuwing betekent of een bijzondere mate van kreativiteit of vernuft in zich herbergt. Een nieuwe klok die wij pas onder ogen kregen, kan een zekere oorspronkelijkheid niet worden ontzegd. Weliswaar hoort het ding strikt genomen niet thuis in deze rubriek, omdat het nauwelijks met elektronica te maken heeft. Maar we beste-
Tenslotte nog iets over de oscillator rond N4. Dat is natuurlijk een heel simpel gevalletje, maar wel is het zo dat C2 en R4 zodanig gedimensioneerd zijn dat de piëzo-buzzer zijn maximale rendement heeft. Dus ook van die waarden kan beter niet te veel worden afgeweken.
Bouw In figuur 2 zien we de printlayout zoals die door de ontwerper is gemaakt en door ons is gekontroleerd en opgebouwd. Gezien het geringe aantal komponenten zal het nabouwen van dit printje de meeste Elex-lezers weinig hoofdbrekens bezorgen. De aansluitpunten voor de zoemer, de batterij en de LDR zijn duidelijk aangegeven, dus ook daar kan niet veel mee mis. Als behuizing kan elk kistje of doosje dienen dat redelijk lichtdicht is en met een scharnierend deksel is uitgerust. U kunt natuurlijk naar
een mooi sierdoosje gaan uitkijken, maar een sigarenkistje voldoet ook prima. Let er wel op dat u de LDR zodanig monteert dat die goed naar het licht kan kijken als het deksel opengaat. (896133X)
LDR: Light Dependant Resistor, oftewel: lichtafhankelijke weerstand Zoals de naam al zegt, is de weerstand van een LDR afhankelijk van de hoeveelheid licht die erop valt; hoe meer licht, hoe lager de weerstandswaarde. Bij volslagen duisternis enkele mega-ohms en bij hoge lichtsterkte enkele kilo-ohms. Schmitt-trigger: Digitale bouwsteen waarvan de uitgang pas van nivo verandert, wanneer aan de ingangen een bepaalde bovenste schakeldrempel wordt overschreden, of wanneer het nivo onder een bepaalde onderste schakeldrempel daalt
den er toch een paar regels aan, omdat het op de echte knutselaars onder onze lezers misschien inspirerend kan werken. De vormgeving en de manier van uitlezing van dit klokje is in elk geval heel apart. Het interieur bevat een normaal mechanisch uurwerk; alleen is het hier zo dat de wijzers stilstaan en de cijfers draaien. De ringen voor uren, minuten en sekonden zijn tot een soort piramide samengevoegd. Heel origineel! Het hebbedingetje is gemaakt van acryl en zowel in een zwarte als transparante uitvoering leverbaar Voor inlichtingen: Business Club, Etten-Leur (896530X1
elex -
11-47
Vorige maand hebben we u gevraagd om uit te zoeken wat voor soort filter de schakeling in figuur 1 voorstelt. Daarbij kon u kiezen uit de mogelijkheden: laagdoorlaat-, hoogdoorlaat-, banddoorlaat- of bandsperfilter. Voordat we gaan bekijken om wat voor soort het nu precies gaat, is het misschien verstandig om in het kort de eigenschappen van de vier verschillende filters op een rij te zetten.
Allereerst het laagdoorlaatfilter. Dit is theoretisch gezien een schakeling die alleen spanningen doorlaat waarvan de frekwentie beneden een bepaalde grensfrekwentie ligt (in de praktijk kunnen we niet stellen dat het filter zo extreem "zwart/wit" werkt, omdat er altijd een "grijs" gebied is waarbinnen er nog wel signalen doorgelaten worden, zij het dan meer of minder gedempt). Het hoogdoorlaatfilter is in feite het omgekeerde van het laagdoorlaattype. Bij deze soort worden er alleen signalen doorgelaten waarvan de frekwentie boven een bepaalde grens ligt. Het banddoorlaat- en bandsperfilter zijn ook twee filtertypen die vrij verwant zijn. Bij beide gaat het om signalen waarvan de frekwentie binnen een bepaald frekwentiegebied ligt (een stuk tussen twee grenzen). Hebben we een banddoorlaatfilter, dan worden deze signalen juist doorgelaten, terwijl het bandsperfilter deze signalen juist onderdrukt. Na deze korte uiteenzetting snel over naar het vraagstuk. Wanneer we veronderstellen dat alle onderdelen ideaal zijn, dan kun11-48 - elex
nen we stellen dat er slechts één frekwentieafhankelijk onderdeel in de schakeling zit; namelijk Cl. Een kondensator mag u immers voor wisselspanning zien als een soort weerstand waarvan de waarde kleiner wordt naarmate de frekwentie hoger wordt. Voor de versterking van de opamp betekent dit dat deze eveneens frekwentieafhankelijk wordt. Immers de verhouding R2 ; (Rl -I- Xci) bepaalt hoeveel de schakeling versterkt (Xci is de wisselspanningsweerstand van de kondensator). Hieruit kunnen we konkluderen dat de versterking groter wordt naarmate de impedantie van de kondensator afneemt. Dus bij hogere frekwenties versterkt de schakeling meer dan bij lagere, zodat u terecht kunt zeggen dat het hier om een hoogdoorlaatfilter gaat. We kunnen de schakeling ook op een andere manier benaderen. Neem bijvoorbeeld eens aan dat de frekwentie O Hz is. We hebben dan te maken met een gelijkspanning en zoals u misschien wel weet, laat een kondensator geen gelijkstroom door, zodat de schakeling dus niets doet. Is daarentegen de frekwentie oneindig hoog, dan mogen we de kondensator als een kortsluiting beschouwen en valt hij als het ware uit de schakeling weg. In dit geval vormt Cl geen belemmering en alleen Rl en R2 bepalen hoeveel de schakeling versterkt. We zijn er nu van uitgegaan dat de onderdelen ideaal zijn, maar in de praktijk gaat dat helaas niet op. Als u probeert om deze schakeling te maken, dan zult u merken dat frekwenties boven een bepaalde grens ook niet meer doorgelaten worden. De opamp heeft namelijk ook zo z'n beperkingen, zodat de schakeling praktisch gezien een banddoorlaatfilter wordt. Afhankelijk hoe u de vraag dus benaderd hebt, kunt u dus zeggen dat antwoord B goed is of antwoord C.
Zo en dan nu over naar de vraag van deze maand. Dit keer hebben we niet iets nieuws bedacht (voor zover dat mogelijk is), maar laten we u buigen over een klassiek vraagstuk. Waar het om handelt, ziet u in figuur 2: een kubus waarvan de ribben opgebouwd zijn uit weerstanden van 10 Q. Aan u nu de taak om uit te rekenen hoeveel de vervangingsweerstand tussen de punten A en G bedraagt. Om het u wat gemakkelijker te maken, lichten we alvast een tipje van de sluier op. Bij de kubus moet u allereerst gaan kijken of er punten zijn waarop dezelfde spanning staat (ekwipotentiale punten met een mooi woord). Deze mag u namelijk met elkaar verbinden via een kortsluitdraad, omdat er toch geen stroom door deze draad loopt. In figuur 3 hebben we dit trachten duidelijk te maken.
Het is niet moeilijk om te zien dat de spanning op punt A gelijk is aan die op punt B, dus mogen we beide punten met elkaar verbinden. De schakeling gaat dan over in een serieschakeling van twee weerstanden parallel. In beide gevallen blijft de vervangingsweerstand echter 15 Q, zoals gemakkelijk te berekenen valt, waarmee we dus aangetoond hebben dat de kortsluiting geen invloed heeft op de totale schakeling. veel sukses en tot volgende maand
o
[)
o-
•o • 2on//2on 896153X-12
Weerstanden
Hoeveel o h m en hoeveel farad?
Meetwaarden
worden met R aangegeven. Door middel van gekleurde ringen is de waarde erop gedrukt. De kleurkode is als volgt:
Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels:
Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient men als richtwaarden op te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen mogen maximaal 10% van de richtwaarden afwijken. De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 20 kQ/V.
1
1 1 1
1 1
\ kleur zwart
Ie 2e cijf er cijfer
nuUen
tolerantie in%
:
0
-
-
1
(1
± 1%
rood
2
2
(X)
±2%
oranje
3
3
{K)0
geel
4
4
()()()()
groen
5
5
(X)00()
blauw
6
6
(KM) 0 0 0
7
7
grijs
8
8
wit
y
y
goud
-
-
zilver zonder
^l
m k M G
-• -
10-'^ 10-» 10-s 10-^ 10^ 10« 10^
= een miljoenste van oen •niljoenste = een miljardste -- een miljoenste - een duizendste - duizend miljoen miljard
Diverse tekensymbolen
ingang
\
bruin
violet
(pjco) (nano) (micro) (mJlli) Ikilo) (Mega) (Giga)
p n
11
xO,l
±0,5%
±5%
xO.Ol
± 10%
-
± 20%
Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 - 3,9 kQ = 3900 Q 4^7= 4,7^F = 0 000 0047 F
Potentiometers oftewel potmeters worden met P aangegeven. Het zijn speciale weerstanden met een verstelbaar sleepkontakt. Met dat sleepkontakt wordt een deel van de spanning die over de hele potmeter-weerstand staat, afgetakt. Met een schroevedraaier instelbare, zogenaamde instelpots, kosten ongeveer twee kwartjes; echte potmeters (met een as} zijn te koop vanaf ongeveer f 1,50.
massa
chassis aan nul
Kondensatoren zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 |JF, dus tussen
lichtnet aarde
draad (geleider)
verbindingen
1 1 ~ — — — F en F). De waarde is 1.000.000.000.000 1.000.000 op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden:
kruising zonder verbinding
(
1n5
Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 Q 10% geel-violet-oranje-zilver; 47.000 Q = 47 kQ 10% (in Elex-schema's: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 Q = 1,5 MQ 5% (in Elex-schema's: 1M51 In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%t. Tenzij anders aangegeven worden !4-watt-weerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.
uitgang
=
1,5
nF;
IA03
=
0,03HF
=
30
nF;
100
p
(of
nlOO of n1) = 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is opgebouwd: f 0,40 tot f 1,50.
afgeschermde kabel
^
schakelaar (open)
drukknop (open)
^ .
Hr
-O
aansluiting (vast)
-p'
aansluiting (losneembaar)
Elektrolytische kondensatoren
meetpunt
(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1/JF en lO.OOO^F). Ze zijn echter wel gepolariseerd d.w.z. ze hebben een plus- en een minaansluiting, die niet verwisseld mogen worden. Bij tantaal-elko's (een heel klein type elko) is de plus altijd de langste van de twee aansluitdraden. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. De prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van 10^JF/35 V kost zo rond f 0,40.
^[l-
\-<E)
gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand
-t—/
n
NTC
temperatuurgevoelige weerstand
koptelefoon
luidspreker
spoel
Variabele kondensatoren nstelpotmeter
Evenals bij weerstanden bestaan ook bij kondensatoren speciale instelbare uitvoeringen. Met een schroevedraaier instelbare " t r i m m e r s " kosten ca. f 1, — ; variabele kondensatoren met een as zijn te koop vanaf ongeveer f 2,50.
spoel met kern
transformator
relais (kontakt in ruststand) potentiometer (potmeter) draaispoelinstrument gloeilamp neonlampje
stereopotmeter
'^
variabele kondensator
zekering
elex - 11-49
