No title

IL' mini - versterker belichtingsmeter zuinige zaklamp weerstandsdekade wind als energiebron

I e jaargang nr. 3 - november 1983 ISSN 0167-7349

Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-74200, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 1 2 1 , 6 1 9 0 AC Beek (L) Kantoortijden: 8-30 - 12.00 en 12.45 - 16.15 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13a, Beek (L)

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

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

Nadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag G m b H , 5133 Gangelt. ® U itgeversmaatschappij Elektuur B.V. - 1983 Printed in the Netherlands

9

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

Hoofd redakteur: P.V. Holmes Chef redaktle: E.J.A. Krempelsauer Chef ontwerp: K.S.M. Walraven Redaktle Nederland: P.E.L. Kersemakers (hoofd landgroep), J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen, I. Gombos, M.J. Wijffels

Uit de inhoud:

Lichtdimmers in huis zijn geen ongewone verscinijning, maar op een zaklamp hebben we er nog nooit eentje gezien. De handige hobbyist pakt zijn soldeerbout en maakt zélf iets. Kunnen de batterij kosten wat gedrukt worden. zuinig zaklampje biz. 14

Redaktle buitenland: A. Schommers, R.Ph. Krings Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.P. Wijnen Vormgeving: C. Sinke Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs jaarabonnement Nederland België buitenland f 39,50 Bfrs. 780 f 5 4 , — Een abonnement loopt van januari t o t en met december en kan elk gewenst moment ingaan. Bij opgave in de loop van het kalenderjaar w o r d t uiteraard slechts een deel van de abonnementsprijs berekend. Bij abonnementen die Ingaan per het oktober-, november- of decembernummer wordt tevens het volgende kalenderjaar In rekening gebracht. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart In d i t blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt). Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: C. Sinke, F.P.M, van Roy (advertenties) Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag. Prijslijst nr. 1 is van toepassing. Korrespondentie: In linker bovenhoek vermelden: TV technische vragen LP lezerspost HR hoofdredaktie AW adreswijzigingen ADV advertenties ABO abonnementen RS redaktiesekretariaat

Al erg lang geleden is men op het idee gekomen om de stijve bries die doelloos over de vlakte jakkerde een nuttigere taak toe de bedelen. Met moderne technieken kan d i t verbeterd en geperfektioneerd worden. Hoewel, aan zo'n "simpel molentje" zitten nog heel wat haken en ogen. techniek aktueel: windenergie bIz. 30

De losse belichtingsmeter behoort nog bij veel amateurfotografen t o t de standaard uitrusting. Een modern koncept: onze belichtingsmeter gebruikt in plaats van een CdS-cel een fotodiode voor het meten van de lichtsterkte en lichtgevende dioden in plaats van een wijzer voor de uitiezing. elektronische belichtingsmeter bIz. 38

Geen enkel ander appnraat biedt zoveel mogelijkheden voor relatief weinig geld als de multimeter. Maar door het grote aanbod is het maken van een keuze niet eenvoudig. Daarom geven we aan waar op gelet moet worden bij de aanschaf en verkennen we de markt in vogelvlucht. onder de loep: multimeters bIz. 34

elextra

11-04

komponenten

11-53

zelfbouwprojekten knipperende zekeringdoorsmeltindikator 11-11 Het doorsmelten van een zekering in een apparaat uit zich in de regel als een domweg stilzwijgen. Dit simpele schakelingetje geeft met een knipperlampje een beleefde melding. zuinig zaklampje 11-14 Een dimmer om de lichtsterkte traploos te regelen en batterijkosten te verlagen. mini-versterker 11-22 Een eindversterker die een bescheiden vermogen levert (max. 10 W), maar wel geluid van hifi-kwaliteit. antennesplitser voor twee televisies Twee TV's op één antenne-aansluiting.

11-26

elektronische belichtingsmeter Handige schakeling voor amateurfotografen.

11-38

weerstandsdekade met vijf trappen 11-42 Een weerstandsdekade is een nauwkeurige weerstand die met schakelaars in stappen instelbaar is. zelfdenkend parkeerlicht 11-44 Om te voorkomen dat het parkeerlicht langer brandt dan nodig is. Een schakelingdie reageert opduisternis. multi-dimensionele balansregelaar 11-51 Een balansregelaar voor stereo-installaties met vier luidsprekers.

informatie, praktische tips elektronica netjes verpakt Eenvoudige kastjes, zelf gemaakt.

11-20

ohm "Weerstand" kan verschillende betekenissen hebben.

11-25

11-27 genormaliseerde weerstanden Over de E-12 reeks, die als norm geldt voor weerstand swaarden. techniek aktueel windenergie

11-30

kaleidoskoop . .

11-33

onder de loep . multimeters

11-34

R1/R2-kombinaties 11-36 Twee tabellen om zonder rekenarij parallelschakelingen en spanningsdelers door te lichten. nog een tip Twee handigheidjes bij het werken met gaatjesprint.

11-47

nieuwe produkten

11-52

kleurkode voor weerstandswaarden Een afscheurbare flap om boven de werktafel hangen.

te

grondbeginselen hoe zit dat: weerstanden

11-10

11-12 de wet van Ohm Kleine proefjes om deze grondregel van de elektronica de doorvorsen. weerstandsbrug 11-16 Een klassieke schakeling voor nauwkeurige vergelijkingsmetingen. meetkunde, deel 2 Onderdelen testen met een multimeter.

11-17

gedeelde spanning

11-28

DIGI-taal lessen in enen en nullen deel 3: nog meer poortschakelingen

, 11-48

bij de Noorpagino; Weerstand is het tema van dit nummer. In de elektronica zijn weerstanden veel gebruikte onderdelen, maar die elektronica zelf roept ook weerstand op. Weerstand bij vele elektronica-leken of mensen die, om welke reden dan ook, tegen de elektronica gekant zijn. Misschien dat die protesten verstommen als ze de op de voorplaat afgebeelde mini-versterker horen.

o u

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

Schema's

Weerstanden:

3k9 = 3,9 k n = 3900 a SMS = 6,8 M n = 6 8 0 0 0 0 0 ï l

01233 = 0,33 n Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4 M 7 = 4,7 M F = 0,000 0047 F

Lezersservice — Nog vragen of opmerkingen over de inhoud van Elex? Schrijf gerust als er iets nog niet duidelijk is. Het antwoord volgt zo snel mogelijk. Er is één voorwaarde: zend een voldoende gefrankeerde retour-enveloppe mee. Zet " T V " (technische vragen) op de brief en stuur deze naar: redaktie Elex, Postbus 1 2 1 , 6190 AC Beek (L>. — De Elex-redaktie staat altijd open voor meningen, wensen of nieuwtjes van lezers. In de rubriek "Postbus / 2 7 " w o r d e n interessante kommentaren en aanvullingen op oudere artikelen gepubliceerd. Zet " L P " op de brief. — Elex-printen zijn verkrijgbaar bij de uitgever van Elex en bij de betere elektronica-onderdelen handelaar.

iKEDERLANOi

Er zijn speciale Elex-printen voor o n t w i k k e l d , in drie formaten :

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 z i j n o p z ' n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en D I N gebruikelijke tekens " & " , "> 1 " , " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar èn blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmetoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer.

De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz w i l zeggen: 10 7 0 0 0 0 0 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 kn/V. Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen.

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: = (pico) = 1 0 " ' ^ =een miljoenste van een miljoenste n =(nano) =iri~9 10" • een miljardste

Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4 : 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Elex-printen zijn goedkoper dan printen die speciaal en uitsluitend voor een bepaalde schakeling zijn o n t w i k k e l d . Als je zorgt steeds een paar Elexprintjes in voorraad te hebben, kun je bij het verschijnen van een nieuw nummer altijd meteen met bouwen beginnen. 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. Vaste doorverbindingen zoals de koperbanen van Elex-printen staan er echter niet op. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen. Tip: Plaats alvorens te solderen alle onderdelen, aansluitpennen en eventuele extra doorverbindingen (draadbruggen) op de print. Kontroleer alles aan de hand van de plattegrond. Soldeer pas indien alles in orde is bevonden.

p

jfostbH» 121 |6l90 m

Be«k ( L |

miljoenste m =(milli) duizendste k =(kilo) M =(Mega) G =(Giga)

=10"^

=een

= 10^ = 10* = 10'

= duizend = miljoen - miljard

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden:

Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaardonderdelen, die goed verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden %-watt-weerstanden gebruikt. De werkspanning van folie-kondensatoren moet minstens 20%

hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven.

OpAmp 741

indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhanden is kan heel vaak gebruik worden gemaakt van een gelijkwaardig (ekwivalent) type. Geïntegreerde schakelingen (IC's) zijn vaak door verschillende fabrikanten van een in details afwijkend type-nummer voorzien, in schema's en onderdelenlijsten w o r d t uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 7 4 1 , k o m t in de volgende "gedaanten" voor: M A 7 4 1 , LM 7 4 1 , MC 7 4 1 , RM 7 4 1 , SN 7 2 7 4 1 , enzovoorts. Elex-omschrijving: 7 4 1 . Het verdient aanbeveling om IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makkelijk vervangen worden).

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 è 30 wattsoldeerbout met een rechte 2 m m brede " l o n g l i f e " punt. 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 60% tin en 40% lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alie onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de 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 soldeert i n toe. Het t i n moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 è2 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 aansluit-

draad met een pincet vast te houden. 7. Knip uit de soldeerlas stekende aansluitdraden af met een scherpe zijkniptang. Pas op voor rondvliegende stukjes draadi 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 t i n met de soldeerbout. Houd het uiteinde van de litze bij het t i n . De litze " z u i g t " het t i n nu op. 10.Oefening baart kunst. Weerstanden of stukjes draad zijn zeergeschikt als oefenmateriaal.

Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling: — Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Zijn de voedingsspanningsaansluitingen niet verwisseld? — Zijn de aansluitingen van halfgeleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien opgevat als het onderaanzicht van de schakeling, in plaats van het boven-aanzicht? — Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig. Voel eventueel de aansluitdraden met een pincet aan de tand. Omdat men fouten die men zelf gemaakt heeft nu eenmaal gemakkelijk over het hoofd ziet, verdient het aanbeveling om iemand anders ook eens naar de opgebouwde schakeling te laten kijken. Het is geen gek idee om aan de hand van de opbouw het schema te tekenen en d i t schema te vergelijken met het in Elex afgedrukte schema. Meet als volgende stap de voedingsspanning en — indien opgegeven — de meetpunten. Bedenk dat de spanning van een

bijna lege batterij snel daalt. Indien de fout in deze fase nóg niet is gevonden moet de vakman erbij worden gehaald. De meeste verkopers in elektronicazaken zijn zelf ook aardig thuis in de amateur-elektronica en zullen u als klant zeker willen helpen (als het niet druk Is). Bovendien kunt u gebruik maken van de technische vragenservice van Elex. Hoe duidelijker het probleem is omschreven, des te beter uw vraag kan worden beantwoord. Vergeet bijvoorbeeld niet om meetresultaten op te geven. Stuur geen schakelingen op. Elex repareert geen printen.

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

'Jij weet toch iets van televisies?" "Nou ja, meer van de buitenkant dan van de binnenkant. Waarom eigenlijk?" "Vanmiddag heb ik samen met Wim de oude TV van Vermeulen gesloopt. Een paar dingetjes daaruit heb ik meegebracht. Kijk maar!" En nu wil je zeker weten wat dat zijn?"

weerstand. En hoeveel weerstand een weerstand heeft drukt men in ohm uit. Ohm is dus de maat voor weerstand, snap je?" "Dat was een beetje veel weerstand tegelijk. Maar als ik het goed begrijp laat zo'n weerstand toch stroom door, dus hij geleidt. Waarom noemen ze het dan geen geleider?" "Weerstanden zijn eigenlijk ook geleiders, alleen slechte. De bedoeling van een weerstand is nou net om de stroom te remmen, vandaar die naam. Hoe hoger de weerstandswaarde is, des te slechter geleiden ze de stroom." "Waarom geven ze de weerstandswaarde dan niet met ampère aan?"

"Die gevalletjes met die gekleurde ringen zijn weerstanden."

"Waarom zouden ze?"

"Weerstanden? Heeft elektronica iets met politiek te maken?"

"Omdat ze maar één bepaalde stroom doorlaten. Je hebt toch zelf gezegd dat de stroom van de weerstand afhankelijk is."

"Nee, weerstanden zijn eigenlijk stroomremmen. Ze laten wel stroom door, maar omdat het materiaal waar een weerstand van gemaakt is slecht geleidt, kan de stroom er niet ongehinderd doorheen lopen." "Weerstand tegen het stroomgeweld dus eigenlijk!" "Eerder weerstand tegen hetspanningsgeweld. Het is de spanning die de stroom veroorzaakt. Als je een spanningsbron aansluit op een weerstand, dan gaat er één bepaalde stroom lopen. Niet meer en niet minder. De stroom is van de grootte van de weerstand afhankelijk." "Mijn weerstanden laten dus allemaal dezelfde stroom door." "Hoezo?" "Omdat ze allemaal even groot z i j n ! " "Nee, met de grootte van de weerstand bedoel ik de weerstandswaarde. Die dingen die je daar hebt heten dus weerstanden, maar dat wat ze doen, namelijk het remmen van de stroom, is weerstand bieden. Je kunt dus zeggen: Een weerstand heeft

"Ja, maar de stroom is niet alleen van de weerstand afhankelijk, maar ook van de spanning die over de weerstand staat. De weerstand remt de stroom, maar hoe hoger de spanning is, des te minder kan de weerstand uitrichten en des te meer stroom zal er lopen. Neem bijvoorbeeld een fiets die van een helling naar beneden rijdt. De berijder moet natuurlijk remmen, anders zou de fiets steeds sneller gaan rijden en kans lopen uit de bocht te vliegen. Hoe harder de fietser remt, des te langzamer zal de fiets rijden. Bij stroom is het net zo. Hoe hoger de weerstand (remkracht), des te kleiner de stroom (snelheid). Voor de fiets is echter ook de steilheid van de helling van belang. Van een steilere helling zal de fiets sneller naar beneden willen rijden, dus de wielrijder zal harder moeten remmen om de zaak in de hand te houden. Ook de stroom door een weerstand wordt groter als de spanning verhoogd wordt. Wil je de stroom even groot houden, dan moet je de weerstandswaarde vergroten. Trouwens, weerstanden worden ook heet als er veel stroom doorheen loopt." " E n als de weerstand het begeeft vliegt de stroom uit de bocht!"

knipperende zekeringdoorsmelfindikabr Een hele mond vol, de naam van deze schakeling, maar laat je er niet door afschrikken want met minder dan een hand vol onderdelen is dit schakelingetje gebouwd. Een "knipperende zekeringdoorsmeltindik a t o r " is een indikator, een aanduiding, in dit geval een lampje, dat gaat knipperen als de zekering van een uit het stopkontakt gevoed apparaat is doorgesmolten. Een minischakelingetje opgebouwd uit vier luttele komponenten, dat in vrijwel elk apparaat wel een plaatsje kan vinden. De schakeling staat parallel aan de zekering (aansluitpunten A en B in figuur 1). Zolang de zekering nog intakt is zijn de punten A en B rechtstreeks met elkaar doorverbonden en doet onze schakeling nog helemaal niets. Maar zodra de zekering doorsmelt en de stroom w o r d t onderbroken k o m t praktisch de volle netspanning tussen A en B te staan. In de éne halve periode van de netspanning zal D l gaan geleiden. De kondensator C l wordt opgeladen via D l , R1 en het (defekte) apparaat. Omdat D l gedurende de andere halve netperiode zal sperren wordt voorkomen

apparaat

300 nF/400 V

^-©[T^ &-

I

I

dat de kondensator zich in die t i j d kan ontladen. De kondensatorspanning zal door het laden toenemen totdat na enkele perioden de ontsteekspanning van het neon-lampje (ongeveer 80 V) bereikt wordt. Het is hier wellicht de plaats om uit te leggen wat het verschil is tussen een neonlampje en een gloeilampje. Een gloeilamp geeft licht door het heet worden van de geleidende gloeidraad. Een neon-lampje heeft geen gloeidraad, maar twee tegenover elkaar geplaatste elektroden met hiertussen een gas (neon). Normaal is d i t gas een isolator. Bij het bereiken van de doorslagspanning (ontsteekspanning) echter w o r d t het gas geïoniseerd (geleidend) en gaat het lampje stroom geleiden. Dit gebeurt onder uitzending van oranje licht. Nu terug naar onze schakeling. Op het moment dat het lampje bij 80 V ontstoken wordt en dus gaat geleiden, zal kondensator C l hierover ontladen. Dat gaat door totdat de konden-

satorspanning is gedaald t o t 60 V. De spanning is dan te laag geworden om de geïoniseerde toestand van het gas te handhaven. Daarom zal het lampje doven. Met het wederom opladen van C l herhaalt zich het hele proces weer; het lampje knippert. Indien gewenst kan het knipperritme (de knipperfrekwentie) veranderd worden door R1 en/of C l te veranderen: — R1 vergroten heeft t o t gevolg dat de pauzes tussen het oplichten van het lampje groter worden omdat de laadstroomkleiner wordt.

Het duurt iedere keer langer voordat C l opgeladen is t o t de ontsteekspanning. — C l vergroten heeft ook t o t gevolg dat de pauzes tussen het oplichten groter worden, maar het lampje zal nu feller oplichten (er zit immers meer lading in de kondensator). Vaak worden neon-lampjes met ingebouwde voorschakelweerstand geleverd, zodat ze rechtstreeks op de 220 V netspanning kunnen worden aangesloten. Voor deze schakeling zijn die lampjes echter niet geschikt, je moet een exemplaar nemen zonder voorschakelweerstand! Omdat de schakeling rechtstreeks aan het stopkontakt hangt moet alles mechanisch stabiel en elektrisch veilig worden gemonteerd. Lees daarom vooral de netspanningsregels die je vindt in elextra goed door. Foto 2 laat een mogelijke opbouw zien. Bij deze opbouw is gebruik gemaakt van een kroonsteenstrip met zes kontakten. Een goedkope oplossing die bovendien het soldeerwerk t o t een minimum beperkt, Elex-printen kunnen hiervoor en voor andere schakelingen die op de netspanning werken (dus zonder trafo) beter niet gebruikt worden omdat de kopersporen te dicht op elkaar liggen. De gebruikte onderdelen zijn zonder problemen verkrijgbaar. De kondensator moet wel opgewassen zijn tegen de netspanning (minstens 250 V ~ / 4 0 0 V = ) .

"Weerstanden", zo is in "hoe zit d a t ? " gezegd, "remmen de s t r o o m " . Eigenlijl< zijn weerstanden de middelste treeën van de trap van elektrische geleiders. Deze trap loopt van goede geleiders {koperdraden bijvoorbeeld) naar isolatoren (glas, keramiek, kunststoffen e t c ) . Weerstanden zijn voor de elektronicus van groot belang omdat met hun hulp stroom en spanning gedoseerd kunnen worden. Ook dat is in "hoe zit d a t ? " al aan de orde geweest: " A l s je een spanningsbron aansluit op een weerstand, dan gaat er een bepaalde stroom loDen."

te verhogen wordt de stroom kleiner. Als we van een vaste spanning uitgaan, dan zal de weerstand het stroomverbruik bepalen. Een 100 W gloeilamp verbruikt, als zij brandt, ongeveer een stroom van 0,45 A (figuur 2). Met de wet van Ohm kan de weerstand van de lamp berekend worden: 220 V = 484 12 3"^P 0":45A Het nameten van deze weerstand door middel van een universeelmeter op weerstandsbereik zal een veel lagere weerstandswaarde opleveren. Dat komt omdat de gloeidraad in R|

de wef van Ohm Georg Simon Ohm (1787 — 1 854) ontdekte dat de verhouding tussen spanning en stroom in één bepaalde geleider konstant is. Deze konstante, een materiaaleigenschap van die geleider, is de elektrische weerstand. Ohm formuleerde dit in de later naar hem vernoemde wet: U R I

batterij die aangesloten is op een 100 12 weerstand. Omdat de kring gesloten is zal er een stroom gaan lopen. Door het invullen van de waarden van spanning en weerstand in de formule, kunnen we achter de onbekende grootte van de stroom k o m e n :

Zonder de teoretische achtergrond door te spitten zullen we door middel van wat voorbeelden de zin en het nut van deze meest bekende wet van de elektrotechniek verduidelijken. In figuur 1 zien we een 4,5 V

l = W n = 0 ' 0 4 5 A = 45mA

4,5 V 100 12 = - ^

of:

Eén milliampère (mA) is één duizendste ampère. Ter kontrole kan de stroom met een multimeter met het bereik op 100 m A DC (DC = direct current = gelijkstroom) gemeten worden. De kleine berekening maakt duidelijk dat de weerstand de stroom op een bepaalde waarde, in dit geval 45 m A , vastlegt. Maar de formule laat nog meer zien. Verhogen we de spanning van de batterij, bijvoorbeeld door een extra cel in serie te schakelen, dan wordt de stroom ook groter. Voor 6 V krijgen we: 6V 1= = 0,06A = 6 0 m A 10012

Op verhoging van de weerstandswaarde reageert de stroom precies omgekeerd. 120 12 in plaats van 100 12 geeft:

' = Ï 2 ? ^ = ° ' ° 5 A = 50mA De stroom wordt dus kleiner. Maar laten we het geval van de weerstand en de spanning nog een keer verklaren met het voorbeeld van de fietser die van een helling naar beneden rijdt en moet remmen om zijn snelheid een beetje binnen de perken te houden. In dit voorbeeld is de steilheid van de helling de spanning en de snelheid van de fiets de stroom. Het remmen is de weerstand die tegen de snelheid (stroom) geboden wordt. Hoe steiler de helling, des te groter de snelheid van de fiets zal zijn. Zo geldt voor de elektrische schakeling: hoe groter de spanning, des te groter de stroom. Als de wiel rijder harder remt, dan zal zijn snelheid kleiner worden. Vertaald naar het elektrische geval: door de weerstandswaarde

koude toestand een veel lagere weerstand heeft dan in opgewarmde toestand. Van onze 100 W gloeilamp is die " k o u d e weerstand" slechts ongeveer 40 12, minder nog dan één tiende deel van de "warme weerstand". Dit heeft ook t o t gevolg dat er bij het inschakelen van een gloeilamp eventjes een heel grote stroom gaat

Figuur 1. De stroomkring, bestaande uit weerstand en batterij. Is gesloten. De stroom is afhankelijk van de weerstand en de spanning. Figuur 2. Ook een gloeilamp heeft weerstand. Deze is in koude toestand kleiner dan in warme toestand.

lopen totdat de gloeidraad op temperatuur is. De grootte van deze stroom is: spanningsvsl door kollektontraom kollektorstroom transistor

40 n

220 V I

220 V 40 n

= 5,5 A

Geen wonder dus dat de meeste gloeilampen juist bij het inschakelen kapot gaan. In de voorbeelden t o t nu toe waren de spanning en de weerstand bekend en werd uit die gegevens, door ze in te vullen in de wet van O h m , de stroom berekend. Oorspronkelijk heeft Ohm met " z i j n w e t " geen stromen berekend, maar van

R2 J220nf

verschillende materialen de weerstand bepaald door de spanning en de door die spanning veroorzaakte stroom in te vullen. Het is duidelijk dat je met de wet van Ohm één onbekende grootheid kunt berekenen als je de twee andere grootheden al weet. Voor Ohm zelf was de weerstand van het materiaal waardoor hij een stroom liet lopen de onbekende grootheid. Vaak is voor elektronici de stroom de te bepalen grootheid, die dan berekend w o r d t met de reeds bekende spanning en weerstand. Het k o m t echter ook wel eens voor, bijvoorbeeld bij transistorschakelingen met een weerstand in de koliektorleiding, dat stroom en weerstand gegeven zijn (figuur 3). De kollektorstroom veroorzaakt over de kollektorweerstand een bepaalde spanning, die weer met de wet van Ohm berekend kan worden. Met een weerstand kan dus een stroom in een spanning omgezet worden. Zo hebben we kennis gemaakt met de drie gedaantes van de wet van O h m : R =

Figuur 7. Twee weerstanden parallel hebben samen een kleinere weerstand dan één enkele. Daarom gaat de LED feller branden.

R

Maar genoeg teorie nu, Elex heeft niet voor niets het m o t t o : elektronica leren door experimenteren. Dus aan de slag. Daavoor hebben we nodig:

Figuur 4. R1 zorgt ervoor dat de stroom In de stroomkring niet te groot wordt. De stroom bedraagt, afhankelijk van de soort L E D , 20 tot 30 mA.

Figuur 6. Twee weerstanden in serie hebben samen meer weerstand; de LED brandt zwakker.

,=y u

Experimenten

Figuur 3. Een kollektorweerstand zet de kollektorstroom om In een spanning.

Figuur 5. Door een hogere weerstand wordt de stroom kleiner en gaat de LED zwakker branden.

U

1000 1

© T T

1

t

R2 220n|

— — -

1 platte 4,5 V batterij 1 weerstand van 100 f2 1 weerstand van 220 Ï2 1 LED (Light Emitting Diode), 5 mm 4>

Dit alles is voor een paar gulden in de elektronicahandel verkrijgbaar. Een LED is een lichtgevende diode die we hier gewoon als " l a m p j e " gebruiken. Je kunt ze krijgen in verschillende kleuren; de rode zijn in de regel het goedkoopste. Figuur 4 t o o n t een stroom-

kring bestaande uit de batterij, de 100 i ^ weerstand en de LED. De LED zal oplichten, vooropgesteld dat ze goed is aangesloten. De weerstand zorgt ervoor dat de diodestroom niet te groot w o r d t . De spanning over de LED is namelijk, afhankelijk van de kleur, 1,6 V t o t 2,4 V, terwijl de batterij 4,5 V levert. Rechtstreeks aansluiten van de LED op de batterij zou een veel te grote stroom t o t gevolg hebben, waardoor de LED kapot kan gaan. Bij dit experiment wordt de LED gebruikt om te zien hoeveel stroom er loopt. LED's branden feller naarmate de stroom groter is. Zetten we de 220 f2 weerstand in de kring in plaats van de 100 f2 weerstand dan zal de LED zwakker gaan branden (figuur 5). Als we biede weerstanden in serie schakelen (figuur 6), dan gaat de LED nog zwakker branden. Béide weerstanden " r e m m e n " de stroom. Het totale remeffekt is daarom groter. Bij de laatste schakeling staan beide weerstanden parallel (figuur 7). Nu brandt de LED feller, zelfs feller dan met alleen de 100 f2 weerstand in de stroomkring. Vreemd misschien op het eerste gezicht, want zou je niet denken dat twee weerstanden, net als bij de serieschakeling, de stroom dubbel zouden afremmen? De verklaring voor het feller branden is dat bij parallel schakelen de stroom een sluipweg krijgt aangeboden. Beide weerstanden remmen de stroom, maar omdat ze naast elkaar werken is de totale stroom groter dan bij een enkele weerstand. We moeten dus het volgende onderscheid maken: Weerstanden in serie bieden een grotere weerstandswerking dan de afzonderlijke weerstanden en weerstanden parallel een kleinere.

zuinig zai
De schakeling Met de dimschakeling (figuur 1) w o r d t de gloeilamp niet k o n t i n u , maar met pulsen gevoed. De pulsfrekwentie is zo hoog dat de pauze tussen twee pulsen niet met het oog waargenomen kan worden. Bovendien zijn die pauzes zo kort dat de gloeidraad niet eens de

kans krijgt o m af te koelen en te doven. De schakeling bestaat uit een multivibrator. De transistoren T l en T2 geleiden afwisselend (multivjbreren). Zo ontstaat er op de koliektor van T 2 een blokspanning. Hiermee w o r d t , via T 3 en T 4 , het lampje geschakeld dat tussen de plus van de batterij en de koliektor van T4 aangesloten is. De foto's van de oscilloskoopbeelden (figuur 2) verduidelijken de werking van de schakeling. Gemeten is op de koliektor van T4. Als T4 in geleiding is, is de kollektorspanning laag (bijna nul volt) en zal de lamp branden. Figuur 2a laat de kollektorspanning zien met de lamp op minimale lichtsterkte; T4 komt steeds slechts even in geleiding en het lampje licht niet zichtbaar op. In dit geval zit de loper van de potmeter tegen aansluitpunt A. Figuur 2b laat de kollektorspanning zien als de loper van PI in het midden staat.

De frekwentie is gedaald van 400 Hz naar circa 150 Hz. Maar wat veel belangrijker is is dat de puls/pauzeverhouding, de duty cycle zoals dat in vaktermen heet, veranderd is. Gedurende de helft van de t i j d is T4 nu in geleiding en de lamp brandt dan ook op halve kracht. (De rechte lijn op de foto's is de nul-volt-lijn.) Verdraaien we de loper tenslotte helemaal t o t aan punt B dan gaat de lamp op volle kracht branden. Figuur 2c laat zien dat T4 bijna kon-

stant in geleiding is. De tijden dat T4 uit geleiding is, de kollektorspanning is dan hoog, zijn zo kort dat d i t nauwelijks vermindering van de lichtsterkte t o t gevolg heeft. De impulsflanken, dat zijn de overgangen van de laagste naar de hoogste spanning en omgekeerd, zijn zo steil dat de oscilloskoop ze niet meer weergeeft. Daarom zijn ze op de foto's ook niet te zien. Voor deze grote flanksteilheid is diode D l verantwoordelijk.

4,5 V Figuur 1. De schakeling maaict van de gelijkspanning die de batterij levert een blokvormige spanning. Eigenlijk wordt de lamp snel aan- en uitgeschakeld. Met PI kan de aan/uitverhouding gevarieerd worden en daarmee de helderheid waarmee de lamp brandt.

T l . . . T 3 = BC547B T4 = BC141

Figuur 2. Deze oscilloskoopbeelden laten de pulsvormige spanning zien op de koliektor «an T4. Figuur 2a: minimale helderheid; van het lampje figuur 2b: halve kracht; figuur 2c: vol vermogen. Figuur 3. De printafmetingen zijn relatief klein. Daarom zitten de onderdelen dicht op elkaar. Let op: diode D1 staat recht overeind en de basis van T2 moet naar voren gebogen worden.

UOQ< )0< ,

IS

; Til:

o^

Figuur 4. Zo wordt het printje in de zaklamp ingebouwd en met potmeter, batterij en gloeilampje verbonden. Onderdelenlijst

• »»>« • «»« • > • • • BOEBB

»«• > • > ««» *

R1,R4 = 8,2 k n R2,R3 = 4,7 k n R5 = 5 , 6 k ü

R6 = 390 n (alle weerstanden 1/8 W) PI = 220 k n , log. C1,C2 = 4 7 n F D l = 1N4148 T1,T2,T3 = BC547B T4 = BC141 Verder benodigd: 1 zaklamp met 4,5 V batterij 1 AMP-vlakstekker 1 draaiknop voor PI montagedraad isolatieband

T3 en T4 schakelen de stroom in het gloeilampje. Bij minimale lichtsterkte is deze ongeveer 20 mA en bij maximale lichtsterkte 235 mA. Dit zijn gemiddelde waarden want in werkelijkheid pulseert de stroom. Wie iets meer wil weten over de werking van een astabiele multivibrator kan het artikel over de akoestische geleidingstester uit de Elex van vorige maand er nog eens op naslaan.

De bouw De schakeling wordt opgebouwd op een stukje printplaat van slechts 22 mm bij 31 m m . Die kompakte bouw is nodig om de hele zaak in een zaklampje in te kunnen bouwen. Wel is wat extra oplettendheid bij het solderen vereist om kortsluiting te voorkomen. Ook worden kleine 1/8 watt weerstanden gebruikt om alles maar zo dicht mogelijk op elkaar te krijgen. Om dezelfde reden wordt diode D l rechtopstaand gemonteerd. Verder moet er

op gelet worden dat de basisaansluiting van T2 (het middelste pootje), naar voren gebogen moet worden (figuur 3). Het geheel w o r d t linksboven in de zaklampbehuizing ingebouwd. I n figuur 4 is te zien hoe alles aangesloten moet worden. Om te voorkomen dat de metalen behuizing kortsluiting veroorzaakt kan op de plaats van inbouw wat isolatieband geplakt worden. Ook mag het printje geen toevallig kontakt met de batterijaansluitingen maken, zodat aaanvullende isolatie op die plaats ook aan te bevelen is. Voor de verbinding van de minaansluiting van de potmeter. Als de beide buitenste aanAMP-klemmetje gebruikt worden. Let goed op de aansluiting van de potmeter. Als de beide buitenste aansluitingen verwisseld worden dan zal bij rechtsom draaien van de knop de lamp juist zwakker in plaats van feller gaan branden. Voor transistor T4 zijn geen extra koelmaatregelen nodig.

Als vier komponenten zijn geschakeld zoals de weerstanden in figuur 1, dan spreekt men in de elektrotechniek van een brug. Denk bijvoorbeeld maar aan de diode- of gelijkrichterbrug. Eigenlijk zou de weerstandsbrug, waar we het hier over gaan hebben, beter weerstandsbalans genoemd kunnen worden. Van belang is namelijk het verschil tussen de weerstandsverhouding van de twee weerstanden in

de linkertak en die van de twee weerstanden in de rechtertak. Deze twee takken, in figuur 2 is het iets duidelijker getekend, kunnen opgevat worden als twee spanningsdelers. Het meetinstrument meet het verschil tussen de uitgangsspanningen. De linker spanningsdeler in het voorbeeld van figuur twee, deelt de aangeboden 5 V in 2 V (over R1) en 3 V (over R2). De rechter spanningsdeler

4

weersfonds 5V0 2,5V

2,5V

;9V

•IL

M^P^

1

Ik

83668X-3

(R3-R4) maakt er twee gelijke delen van 2,5 V elk van. De meter wijst dus 0,5 V a a n (3 V - 2 , 5 V). Wordt de spanning die over R2 staat 0,5 V hoger (dat kan bijvoorbeeld als R1 verkleind wordt t o t 260 ^ ) dan zal ook de meter 0,5 V meer aanwijzen. De wijzeruitslag is met 100% vergroot. Natuurlijk kan de spanningsverandering ook dirèkt over R2 gemeten worden. Daarover steeg de spanning van 3 V naar 3,5 V , maar dat is een toename van slechts 17%. Het in de brug geschakelde meetinstrument geeft de verandering dus nauwkeuriger aan dan het parallel aan R2 geschakelde meetinstrument. Je zou het ook zo kunnen zeggen: In een brug wordt een spanningsi/erac/?// gemeten. Dit spanningsverschil is kleiner dan, in ons

Figuur 1. Algemene opzet van een brugschakeling. In plaats van weerstanden kunnen ook andere komponenten toegepast worden. Figuur 2. Het meetinstrument meet het verschil tussen de spanningen die door de spanningsdelers gevormd worden. Omdat een verschilspanning gemeten wordt kan een gevoeliger meetbereik gekozen en dus nauwkeurig gemeten worden. Figuur 3. Een eenvoudige lichtmeter. Met de potmeter wordt de schakeling zo ingesteld dat de spanning over de meter nul is en er dus ook geen stroom loopt. Deze stand van de potmeter is afhankelijk van de hoeveelheid licht die op de LDR valt. Figuur 4. De schakeling kan in een wip op een stukje experimenteerprint opgebouwd worden.

voorbeeld, de spanning over R2. Hierdoor is het mogelijk een gevoeliger meetinstrument te gebruiken en dat heeft weer t o t gevolg dat veranderingen in de brug beter gemeten kunnen worden. De stroom die van de ene tak dóór de meter naar de andere tak loopt, beïnvloedt de uitgangsspanning van de spanningsdelers. De grootte van deze stroom wordt mede bepaald door de weerstand van de meter. Een bijzondere situatie ontstaat er echter als de brug in evenwicht is; de beide uitgangsspanningen van de spanningsdelers zijn dan gelijk. In dat geval is de spanning over de meter O V en loopt er géén stroom van de ene naar de andere tak; de instelling van de brug wordt nu niet beïnvloed door de tussengeschakelde meter. Ook is het nu mogelijk een meter te gebruiken met de gevoeligheid

die je maar wenst, afhankelijk van de nauwkeurigheid waarmee je afwijkingen in het brugevenwicht nog wil meten. Als voorbeeld van een toegepaste brugschakeling zullen we een eenvoudige lichtmeter bespreken (figuur 3). Het licht valt op een lichtafhankelijke weerstand (LOR = Light Dependent Resistor). Deze zit in de linkertak van de brug. De weerstandswaarde van een LDR is in het donker zeer hoog en neemt af naarmate er meer licht op valt. De spanning over R1 wordt bepaald door de deelverhouding van de LDR en R 1 . Die spanning is daarom afhankelijk van de lichtsterkte. Potmeter PI wordt nu zodanig ingesteld, dat de meter (een multimeter geschakeld op het mAbereik) op O staat. Dan is de weerstandsverhouding van de twee delen van de weer-

standsbaan van de potmeter hetzelfde als de verhouding van de weerstandswaarden van R1 en de LDR. Als de lichtsterkte verandert, en daarmee de weerstand van de L D R , moet de potmeter opnieuw ingesteld worden opdat de meter weer op O k o m t te staan. De knop van de potmeter kan voorzien worden van een schaal waarop verschillende lichtsterktes staan aangegeven. Als de schakeling eventueel opgebouwd wordt kan men het beste de gestreept getekende weerstand {R2) toevoegen. Deze weerstand zorgt ervoor dat, als de loper van de potmeter helemaal beneden staat, de stroom door de LDR niet te groot kan worden.

waarden er niet toe. Het gaat o m de weerstandsverhouding van de weerstanden in de linkertak ten opzichte van die van de weerstanden in de rechtertak. Is de brug niet in evenwicht, dan beïnvloedt de stroom die door de meter loopt de instelling van de brug. De grootte van deze stroom, en dus de mate van beïnvloeding, is wèl afhankelijk van de waarden van de afzonderlijke weerstanden, en ook van de weerstand van de meter. Overigens w o r d t er elders in dit nummer een nauwkeurigere lichtmeter beschreven die het licht meet door middel van een fotodiode.

Nog even in het kort de belangrijkste punten: Bij de weerstandsbrugschakeling in evenwicht doen de afzonderlijke weerstands-

meefkunde In het eerste deel van deze serie hebben we verschillende typen meetinstrumenten de revue laten passeren. Nu zullen we eens gaan kijken hoe we met een multimeter elektronlca-onderdelen kunnen testen. Bijna alle komponenten kunnen met de multimeter getest worden. De hier beschreven metoden geven uitsluitsel over het wèl of nfet werken van de betreffende onderdelen. Hoe goed ze werken wordt niet bepaald. Voor het testen van onderdelen wordt de multimeter op het weerstandsberelk geschakeld. De Ingebouwde batterij staat dan als span-

ningsbron ter beschikking. Bij nagenoeg alle multlmeters keert de polatitelt van de meetpennen o m zodra het ohmbereik wordt Ingeschakeld: de COM-aansluiting, normaal gesproken Is dit de min, wordt positief ten opzichte van de plus- of ohm-aansluiting (kontroleer dat even). Aan het meten van weerstand gaat altijd een Ijking van het instrument vooraf. Houd de meetpennen tegen elkaar en stel de wijzer met het daarvoor bestemde knopje op nul. Het meetberelk moet zo gekozen worden dat de wijzer bij de meting ongeveer in het midden van de schaal komt. Als

een ander bereik gekozen wordt moet ook de ijkprocedure herhaald worden. Kan bij de ijking de wijzer niet meer op nul afgeregeld worden, dan zijn de batterijen aan vervanging toe.

Kondensatoren Bij het testen van kondensatoren kan met deze metode de kapaciteit niet bepaald worden, maar wel of de kondensator kapot Is of niet. Een kondensator bestaat uit twee geleidende platen die ten opzichte van elkaar geïsoleerd moeten zijn. Op deze platen kan een

lading staan. Dat wil zeggen dat op de ene plaat een teveel aan elektronen (negatieve lading) is, en op de andere plaat een tekort (positieve lading). Hierdoor staat over de kondensator een spanning: de kondensator Is geladen. Als alles in orde is dan kunnen die elektronen niet Inwendig van de ene plaat naar de andere lopen. De veelgebruikte aluminium elko (elektrolytische kondensator) heeft een anode (positieve aansluiting) van opgerolde aluminiumfolie. De katode Is een geleidende vloeistof, het zogenaamde elektrolyt. De Isolatie tussen deze twee bestaat

Figuur 1. Als een (elektrolytische) kondensator wordt aangesloten op een multimeter die op een weerstandsbereik is geschakeld, dan toont het instrument de laadstroom. Na korte tijd is de kondensator opgeladen en wordt de laadstroom nul. Let bij het aansluiten op de polariteit. Bij multimeters wisselt in de regel de polariteit van de meetpennen bij het overschakelen naar het weerstandsbereik.

HIH

Figuur 2. Het testen van dioden. In sperrichting moet een oneindig hoge weerstand gemeten worden. Figuur 3. Een transistor kan doorgemeten worden alsof het twee dioden zijn. De weerstand tussen koliektor en emitter moet, in beide richtingen, oneindig hoog zijn.

83663X-1

katode

richting van de stroom 1

i k

NPN-transistor PNPtransistor koliektor

B O-

C=) ÖE emitter

I 00

B O-

83663X-4a

83663X-4b

uit een zeer dunne laag aluminiumoxyde, direkt op het aluminium. Als een elko stuk is, dan schort het meestal aan deze isolatielaag. Dat kan gebeurd zijn omdat de kondensator verkeerd om aangesloten is geweest. In dat geval w o r d t de oxidelaag langs elektrochemische weg afgebroken en geeft de isolatie de geest. Het doormeten van eiko's gebeurt met de meter op een weerstandsbereik voor hoge weerstandswaarden (ongeveer 50 k f i in het midden van de schaal). Let op de polariteit bij het aansluiten. De wijzer zal, zodra kontakt is gemaakt, snel uitslaan en daarna langzaam terugvallen (figuur 1). Deze beweging wordt veroorzaakt door de laadstroom: de batterij in de multimeter laadt de kondensator op. Na korte tijd zal de kondensator opgeladen zijn en is de stroom nul. De wijzer staat weer op het nulpunt, ofwel op °°S2. Is dit niet het geval dan loopt er een lekstroom door de kondensator: de isolatie is niet meer intakt en de kondensator is onbruikbaar. Alleen bij grote eiko's ( 4 7 0 / i F en meer) zijn kleine lekstromen toegestaan. De meting wordt na ongeveer een halve minuut herhaald, met dezelfde polariteit. Nu mag de wijzer maar een klein beetje uitslaan, want een goede kondensator behoudt zijn lading. Worden de meetpennen bij de tweede meting omgepoold,dan krijg je weer wel een wijzeruitslag. Eerst w o r d t de kondensator ontladen en daarna verkeerd om geladen. Voor de meeste eiko's maakt d i t kortstondig verkeerd om geladen zijn niet zoveel uit. Alleen eiko's voor lage bedrijfsspanningen (10 V en lager) kunnen het best bespaard blijven voor deze meting. Ook is enige voorzichtigheid geboden bij meters met een 30 V batterij!

Voor het testen van eiko's met een kleine kapaciteit of " g e w o n e " kondensatoren schakelt men de meter in het grootste weerstandsbereik. Kondensatoren onder de 100 nF zijn zó snel opgeladen, dat geen noemenswaardige wijzeruitslag meer zichtbaar is.

Dioden Dioden worden twee maal gemeten, één keer in speren één keer in doorlaatrichting (figuur 2). In doorlaatrichting wijst de multimeter een weerstandswaarde van bijvoorbeeld 1 kJ^aan. Deze aanwijzing wordt veroorzaakt door de drempelspanning (0,6 V ) , die over de diode k o m t te staan zodra deze geleidt. De eigenlijke weerstand van een diode, dan bedoelen we de weerstand van het halfgeleidermateriaal (silicium) waaruit de diode is opgebouwd, is in werkelijkheid veel kleiner. Deze ligt in de orde van enkele t o t enkele tientallen ohms. In sperrichting gemeten zal, wanneer de diode in orde is, de wijzer niet uitslaan. Dioden kunnen ook getest worden als ze nog in de schakeling zitten. Eerst wordt het betreffende apparaat uitgeschakeld en een half minuutje gewacht zodat alle kondensatoren zich kunnen ontladen. Dan wordt met de multimeter de diode in beide richtingen doorgemeten. Geeft de meter bij beide metingen hetzelfde aan, dan is de diode hoogstwaarschijnlijk kapot. Om daar zekerheid over te krijgen moet de invloed van de rest van de schakeling uitgeschakeld worden. Daarvoor moet de diode los gesoldeerd (één pootje is genoeg) en de test herhaald worden. Het kan gebeuren dat een defekte diode toch door de test met de multimeter komt. Terwijl ze bij de lage

meetspanning nog netjes spert, slaat ze onder de hogere bedrijfsspanning door en geleidt in beide richtingen. Er moet trouwens bij het meten van hoogohmige onderdelen, bijvoorbeeld dioden in sperrichting, op gelet worden dat de beide meetaansluitingen niet gelijktijdig worden vastgepakt. De elektrische weerstand van het lichaam, variërend van enkele tientallen t o t enkele honderden kf2's, komt dan parallel te staan aan de te meten weerstand zodat er een meetfout wordt gemaakt.

NPN-transistor

83663X-5a

Transistoren Transistoren hebben twee PN-overgangen die beschouwd kunnen worden als twee dioden (figuur 3). De basis-emitter- en de basis-kol lektor-overgang kunnen zoals hierboven beschreven, getest worden. De dioden liggen bij NPNtransistoren precies andersom dan bij PNP-transistoren. In figuur 3 is dit onderscheid te zien. Wordt er gemeten tussen koliektor en emitter, dan mag er in beide richtingen geen stroom lopen. Wordt evenwel de basis met een hoogohmige weerstand met de koliektor verbonden (100 kSl], en sluit men de meter aan zoals getekend in figuur 4, dan zal de wijzer wel een uitslag geven. Zonder weerstand gaat het o o k , door twee vingers te bevochtigen en daarmee basis en koliektor aan te raken. Er kan een kleine basisstroom lopen, groot genoeg om de transistor een klein beetje open te sturen en een koliektorstroom te veroorzaken. Deze kollektorstroom loopt door het meetinstrument en doet de wijzer uitslaan. Bij transistoren met onbekende aansluitingen (en hoe vaak gebeurt dat niet), kan op deze manier de koliektor

COM

83663X-Sb

Figuur 4. Door een weerstand toe te voegen kan de transistor In geleiding gebracht worden. De normaal isolerende kollektor-emitter-overgang gaat geleiden.

van de emitter onderscheiden worden. Zijn de koliektor en de emitter in de schakeling van figuur 4 omgedraaid, dan werkt de transistor toch nog als transistor (hoe vreemd dat ook mag lijken), maar dan wel als een met een kleinere stroomversterkingsfaktor. Zijn koliektor en emitter wèl goed aangesloten, dan zal de basisstroom meer versterkt worden: de wijzer slaat veel verder uit,

elekhonica neljes verpakf G. Kistner

De print is van onderdelen voorzien, alle schakelaars en potmeters zijn aangesloten en de eerste test verloopt positief. Vreugde en opluchting, " h i j doet h e t " ! en nu? Klaar? Ach ja, een kastje natuurlijk, dat ontbrak er nog aan. Uiteraard is de schakeling zo ook wel

Figuur 1. Het samenstellen van deze bouwpakketkasten van aluminiumprofiel Is relatief simpel: aan elke kant vier schroeven en klaar is Kees. En alles past goed want de onderdelen zijn al op maat. Figuur 2. Speciale profielen kunnen op lengte gekocht worden in de goed gesorteerde ijzerwinkel. Zo kan een kast helemaal naar eigen wensen gemaakt worden.

te gebruiken want de meeste elektronica-onderdelen zien er bijzonder fraai uit. Voor de gebruikersvriendelijkheid valt een gedegen behuizing toch te prefereren boven een "spagetti-opstelling". En dan hebben we het nog niet eens over de kans op kortsluiting, of het vejlig-

heidsaspekt als de schakeling uit het stopkontakt gevoed wordt. Goed, een kastje dus. Vroeger werden vaak schoenendozen en sigarenkisten gebruikt, maar als we onze schakeling een wat professioneel tintje willen geven dan moeten we toch iets anders bedenken. Nu gruwelen de meeste elektronica hobbyisten van alle mechanische arbeid zoals zagen, boren en vijlen, maar de fabrikanten steken ons een handje toe. Behalve de kant-en-klaar kastjes die in het september-nummer al zijn belicht, zijn er ook een soort bouwpakketkasten verkrijgbaar. Dit zijn kasten van aluminiumprofiel, die met weinig moeite uit voorbewerkte onderdelen kunnen worden sa-

mengesteld. Zo'n bouwpakket bestaat uit vier profiellijsten en zes kastwanden, alles van aluminium. Dat is relatief zacht en laat zich goed bewerken. De onderdelen zijn al precies op maat, zodat de montage werkelijk een fluitje van een cent is. Vier wanddelen worden in de profielen geschoven waarna de zijkanten erop geschroefd kunnen worden. Omdat de grootte van de wanddelen vrij gekozen kan worden, zijn kasten in een veelheid aan afmetingen te realiseren. Bovendien heeft deze montagewijze het voordeel dat heel eenvoudig een wand verwijderd kan worden. Dat is handig bij het werken aan het inwendige van het apparaat, maar ook als er in die wand gaten voor

schakelaars, kontrolelampjes, aanslultbussen of meters gemaakt moeten worden. Het boren van gaten in aluminium is geen heksentoer. Een eenvoudig boormachientje, al dan niet elektrisch, voorzien natuurlijk van een boor met de gewenste diameter, is alles wat we nodig hebben. Wel is het verstandig, vooral als je niet de beschikking hebt over een boorstandaard, om van tevoren een centreerputje te slaan met een spijker of een centerpunt, anders zal de boor ongetwijfeld gaan glijden. Dat heeft t o t gevolg dat het gat niet daar komt waar je het wil hebben en lelijke krassen op je frontplaat ontstaan. Grotere gaten kunnen het best gemaakt worden door eerst een kleiner gat te boren en dit met een ronde vijl (rattestaart) uit te vijlen. Ook zijn ronde vijlen die gebruikt worden bij het slijpen van kettingzagen, daarvoor uitstekend geschikt. Aluminiumplaat laat zich ook uitstekend zagen. Voor recht afzagen kan een normale metaalzaag (babyzaagje) gebruikt wor-

Figuur 3. Aluminium en hout is een goedkope kombinatie. De zijpanelen zijn van aluminium en houten latjes houden de boel bij elkaar. Ondanks de eenvoud is zelfs bij grotere kasten de stevigheid nog uitstekend .

den. Voor bijvoorbeeld vierkante gaten in een frontplaat is een figuurzaagbeugel, voorzien van een metaalzaagje, geschikt. Het gemak van deze bouwpakketten, met hun pasklare onderdelen, moet natuurlijk wel betaald worden. Wie dit te kostbaar vindt, of wie gewoon de geschikte maat niet kan vinden, kan volgens dit systeem zelf iets fabriceren. In de goed gesorteerde ijzerhandel of bouwmarkt zijn de speciale profielen per meter verkrijgbaar (figuur 2). Ze moeten dan zelf op lengte afgezaagd worden. Ook aluminiumplaat is los verkrijgbaar en bovendien dikwijls niet eens zo duur als je wat tussen de afvalstukjes zoekt. Wel is het noodzakelijk dat er nauwkeurig gewerkt wordt om geen schots en scheef resultaat te krijgen. Om verwondingen te voorkomen moeten de randen met behulp van een vijl of wat schuurpapier glad afgewerkt worden. Voor wie dit zelfbouwsysteem met speciale profielen toch nog te duur vindt kan ook gewone hoekprofielen

gebruiken. Omdat de wanden hier niet ingeschoven kunnen worden moeten nu gaten worden geboord voor de bevestiging. Het geheel wordt in elkaar gezet zoals dat bij metaalbouwdozen gebruikelijk is. Niet overal zijn die hoekprofielen verkrijgbaar, houten lijsten echter wel. Vandaar dit allergoedkoopste alternatief: een kastje van aluminiumplaat en hout (figuur 3). In principe blijft het systeem hetzelfde. Er moeten weer zes kastwanden vervaardigd worden uit aluminiumplaat. Maak de kast niet te krap. Dat houdt de zaak overzichtelijk als alles ingebouwd is. Bovendien is het dan mogelijk om achteraf nog wat te veranderen of uit te breiden. Ook het foutzoeken, als er eens iets stuk mocht gaan, wordt zo wat vereenvoudigd. Bij de kombinatie van aluminium en hout vervult het hout een dragende funktie. Zelfs voor grotere kasten zijn latten van 20 X 20 m m of 20 x 30 mm nog toereikend. Wel moet men zich realiseren dat de randen van de wandpa-

nelen, anders als bij het systeem met de aluminium profielen, zichtbaar blijven. Vandaar het devies: netjes en precies werken. Eventueel kunnen de randen nog met sierplakband afgewerkt worden maar ais nauwkeurig gewerkt wordt dan is dat niet echt nodig. Eerst worden dus de aluminium panelen op maat gezaagd en aan de randen afgewerkt. Vervolgens worden er vier houten latjes op maat gemaakt. Het vastzetten gebeurt met schroefjes met een verzonken k o p . Om deze kop mooi weg te laten vallen in het aluminium moet het gat verzonken worden, bij voorkeur met een verzinkboor. Eventueel kan hiervoor ook een dikkere spiraalboor gebruikt worden. Om het inschroeven te vergemakkelijken, en om te voorkomen dat de houten latjes splijten, moeten de schroefgaten met een niet te dikke boor voorgeboord worden. Aan stevigheid hoeft een kastje dat op deze manier vervaardigd is niet onder te doen voor een exemplaar dat samengesteld is met aluminiumprofielen.

Als we het over een versterker hebben, dan weet iedereen wat daarmee bedoeld w o r d t : een laagfrekwent (eind)versterker die, aangesloten op een luidspreker, audiosignalen weer kan geven, ledere geluidsketen bestaat in principe uit een signaalbron (mikrof o o n , tuner, cassetterekorder, platenspeler), een voorversterker met volumeen klankregeling en een eindversterker. De voorversterker zorgt ervoor dat het signaalnivo van de bron op een bepaalde waarde komt. Deze waarde hangt af van de stand van de volumeregelaar. Het afgegeven signaal is echter nog te zwak om door een luidspreker weergegeven te worden. Vandaar dat nog een eindversterker nodig is die uiteindelijk een signaal met voldoende vermogen afgeeft, zodat het geluid op gewenste sterkte hoorbaar w o r d t . De eindversterker volgens het hiervolgende ontwerp levert maximaal een vermogen van 10 W. Zo " m i n i " als de titel doet suggereren is dat niet, maar dat mini slaat dan ook op het aantal gebruikte onderdelen. Dat zijn er namelijk slechts 12! Dit is dus ook een versterker met een miniprijsje en mini-afmetingen.

mini-verslerker IC1

De schakeling Hart van de schakeling is het I C T D A 2 0 0 3 (figuur 2). Dit is een komplete geïnte-

Figuur 1. De opgebouwde eindversterker. ^ I* ^ te ^

Figuur 2. De totale scliakeling. Let op de aangegeven gelijkspanningen waarmee de gelijkstroominstelling gekontroleerd kan worden.

836S8X 1

onderdelenltjst voor de mini-veisterker

R1 =220 n R2= 2,2 n R3= 1 Ï2 R4 = 47 n

-o qV-

Cl = I O M F / 6 , 3 V C2 = 4 7 0 M F / 6 , 3 V

200mA||

[] "

C3,C5,C7 = lOOnF C 4 = 1000MF/25 V C6= 1 0 0 M F / 2 5 V

^

IC1 =TDA2003

-oX.

greerde LF-versterker voor een uitgangsvermogen van maximaal 10 W. Dat uitgangsvermogen is onder meer afhankelijk van de aangesloten luidspreker en de voedingsspanning. Verder zijn er slechts enkele passieve onderdelen (weerstanden, kondensatoren) nodig om het geheel te kompleteren t o t een heuse versterker. Het ingangssignaal (wisselspanning dus), afkomstig van de voorversterker, wordt via kondensator C l doorgegeven naar de ingang van IC1 (pen 1). Door IC1 wordt dit signaal in spanning versterkt en weer vrijgegeven aan de uitgang (pen 4). De versterkingsfaktor van IC4 is afhankelijk van de weerstandsverhouding R1/R2. Bij de gekozen waarden van R1 en R2 is die versterkingsfaktor 100. De versterker heeft een bandbreedte van 33 kHz. Voor audio is dit ruim toereikend. Een mens kan, als ie zeer goede oren heeft, ongeveer t o t maximaal 20 kHz horen. Binnen de bandbreedte van 33 kHz werkt de versterker zonder noemenswaardige afwijkingen. Voor signalen met een frekwentie hoger dan

verder nodig: luidspreker 2 n/10 W, 4 n/ 6 Wof 8 S7/3W (zie tekst), 1 koellichaam SK72 + bevestigingsmateriaal 1 Elex-print, formaat 1

Dl.. .04 =1N4002

33 kHz zal de versterking snel afnemen. De bandbreedte wordt bepaald door de kombinatie R4/C7. Over de uitgangselko C4 wordt het signaal naar de luidspreker gevoerd. Een uitgangselko dient er voor om van een signaal het wissel- en gelijkstroomdeel te scheiden. De luidspreker heeft alleen het wisselstroomdeel nodig. Het gelijkstroomdeel, dat voor beschadiging van de luidspreker kan zorgen (opblazen), wordt door C4 tegengehouden. De impedantie van de aangesloten luidspreker bepaalt mede het geleverde vermogen. Bij een voedingsspanning van 18 V is het uitgangsvermogen 10W in 2 n , 6 W i n 4 ^ o f 3 W in 8 Ï2. De schakeling kan ook werken bij een lagere voedingsspanning, maar dat gaat ook ten koste van het vermogen. Als de voedingsspanning bijvoorbeeld 12 V is daalt het vermogen t o t 6 W in 2 O, 3 W in 4 i ^ en nog maar 1,5 W in 8 fi. Maar al deze vermogens zijn nog ruim voldoende voor toepassingen van de mini-versterker in de auto of daar waar geen geluid op diskoteek-nivo vereist is.-

Nog een opmerking over de tak R3-C5. Deze staat parallel aan de luidspreker en dient voor de stabiliteit van de schakeling. De ruststroom van de eindversterker (dat is als er geen geluid uit k o m t ) bedraagt 50 m A . Bij een sinusvormig ingangssignaal met een frekwentie van 1 kHz en een voedingsspanning van 18 V neemt deze stroom toe t o t 0,5 A bij vol vermogen (6 W in 4 il), en zelfs tot 1 A als we 10 W leveren aan een 2 i2 luidspreker. De stroomvoorziening van deze mini-versterker is geen probleem als hij toegepast wordt in de auto, als eindversterker voor de autoradio. De voeding kan rechtstreeks betrokken worden uit de auto-akku. Wie de versterker gewoon thuis wil gebruiken zal een netvoeding nodig hebben (figuur 3). De voedingsspanning voor een eindversterker hoeft niet al te zeer gestabiliseerd te zijn. Vandaar dat we voor de voeding kunnen volstaan met een trafo (12 V/1,5 A ) , een bruggelijkrichter (dioden D l . . . . D4) en een afvlakkondensator ( 1 0 0 0 A ( F / 2 5 V). Met

R1 in serie met een LED kunnen we naar wens ook

Figuur 3. Een eenvoudige netvoeding voor als de eindversterker los gebruikt moet kunnen worden. Denk aan de netspanningsregels die In Elextra staan. Figuur 4. De komponentenopstelllng. Alle onderdelen, op die van de netvoeding na, passen op één printje van formaat 1.

u

Figuur 5. Bevestiging van het koellichaam. Let op het spleetje tussen koellichaam en print. Figuur 6. Een verzwakker (instelbaar) voor te grote ingangssignalen.

een aan/uit-lampje nnaken. De uitgangsspanning van deze voeding bedraagt ongeveer 16 V. De maximale voedingsspanning op pen 5 van i C I mag niet groter worden dan 18 V. Het IC kan weliswaar een voedingsspanning van maximaal 28 V zonder schade weerstaan, maar veel hebben we daar niet aan. Zodra de spanning namelijk groter w o r d t dan 18 V wordt er intern een beveiliging aangesproken die het gelijkspanningsnivo op pen 4 terugregelt naar 0,5 V. Hierdoor is geen noemenswaardige uitsturing meer mogelijk en w o r d t de geluidssterkte nul.

Bouwbeschrijving Met behulp van de printte-' kening in figuur 4 is de bouw nog maar een fluitje van een cent. Alles past op de kleinste Elex-print (formaat 1). Het monteren van de onderdelen gebeurt in de volgorde: draadbruggen, X weerstanden, kondensato"S ren, halfgeleiders. In deze I volgorde worden de onder(Ni delen steeds hoger en ze ^ zijn ook steeds gevoeliger

voor warmte (van de soldeerbout). De foto aan het begin van dit artikel (figuur 1) laat zien hoe de aansluitingen van ICI gebogen moeten worden en hoe het IC op het koellichaam vastgeschroefd moet worden. Het metalen koelvlak van het IC is met pen 3 (massa) verbonden. Daarom hoeft tussen het IC en het koellichaam geen mica isolatieplaatje toegepast te worden. Voor de eventuele netvoeding is op het printje geen plaats meer, dus deze moet apart opgebouwd worden. Met twee draden, één voor de © en één voor de © (massa), worden versterker en netvoeding met elkaar verbonden. Hoe het koellichaam vastgemaakt moet worden is te zien op de detailfoto (figuur 5). Daarbij is gebruik gemaakt van aluminium hoekprofiel en afstandsbusjes. Let er goed op dat tussen het koellichaam en het printje een spleet van een paar millimeter moet zitten omdat anders het gevaar bestaat van kortsluiting. Het koellichaam is immers met massa verbonden.

Is alles vastgesoldeerd en het koellichaam gemonteerd, dan volgt de eerste test. Voor die test wordt de ingang naar massa kortgesloten (ingangssignaal nul). Op de uitgang wordt een luidspreker aangesloten waarbij erop gelet moet worden dat de luidspreker minstens het vermogen kan verdragen dat de versterker bij volle uitsturing levert. Eén van de voedingsleidingen wordt onderbroken zodat een multimeter (ingesteld op stroombereik, 100 m A DC) in serie kan worden geschakeld. Wordt de voeding ingeschakeld, dan w o r d t de ruststroom gemeten. Deze moet ongeveer 50 m A zijn. In de luidspreker moet alles stil zijn. Klopt dit niet dan onmiddellijk uitschakelen en de print kontroleren op fouten. Als de ruststroomopname in orde is bevonden, dan kunnen vervolgens de gelijkspanningen op de meetpunten, die in figuur 2 zijn aangegeven, gekontroleerd worden. Kloppen ook die allemaal, dan is de gelijkstroominstelling van de versterker in orde en staat niets de ingebruikname nog in de weg. De kortsluiting aan de ingang wordt opge-

heven en de mini-versterker wordt verbonden met de uitgang van een voorversterker. Om bij 18 V en een 2 i^ luidspreker de versterker vol uit te sturen moet de ingangsspanning 45 m V zijn. Is een 4 f2 of een 8 D, luidspreker aangesloten, dan heb je 50 m V ingangsspanning nodig. Mocht de voorversterker een te sterk signaal leveren, dan moet dit verzwakt worden voordat het aan de mini-versterker toegevoerd wordt. Voor dit doel wordt een instelpotmeter gebruikt, die aangesloten wordt zoals getekend in figuur 6. Voor de verbindingen tussen voorversterkeruitgang en mini-versterkeringang, al dan niet met de instelpotmeter ertussen, moet afgeschermd snoer gebruikt worden. De afscherming is de signaalmassa, en verbindt dus de massa (de nul van de voeding) van de voorversterker met die van de eindversterker. De afscherming voork o m t tevens dat stoorsignalen (brom) opgepikt worden. Luidsprekers met een impedantie van 2 n zijn zeer moeilijk verkrijgbaar. Wie toch het volle vermogen uit zijn versterker wil leuren kan daarom het eenvoudigste twee 4 ü, luidsprekertjes parallel zetten.

Ohm is de eenheid van weerstand. Hoe slechter een weerstand de stroom geleidt, des te hoger is zijn weerstandswaarde, des te meer ohm is die weerstand. Maar in het dagelijks leven k o m je de eenheid ohm veel vaker tegen. Bijvoorbeeld bij de opgave van de luidsprekerimpedantie. Impedantie is de wisselstroomweerstand. Voor wisselstroom zijn er namelijk behalve gewone weerstanden nog meer komponenten die stroomremmend kunnen werken. Dat zijn bijvoorbeeld spoelen en kondensatoren. Deze komponenten hebben voor gelijkstroom bijna geen weerstand (spoelen) of werken als isolatoren (kondensatoren). Ter onderscheiding van de weerstand voor gelijkstroom w o r d t de wisselstroomweerstand impedantie genoemd. De eenheid van impedantie is, net als die van weerstand, ohm. In de praktijk speelt de impedantie een belangrijke rol bij het kombineren van audioversterkers met luidsprekers. Een vermogens' opgave van een versterker van " 5 0 watt in 4 ^2" betekent dat de versterker

een maximaal vermogen van 50 watt af kan geven aan een 4i7 luidspreker. Voor een luidspreker met een hogere impedantie, 100 ü, bijvoorbeeld, is de uitgangsspanning niet hoog genoeg o m dat vermogen te halen, terwijl luidsprekers met een lagere impedantie de eindversterker kunnen overbelasten. Geringe impedantie-afwijkingen, bijvoorbeeld 8 J2 in plaats van 4 fi spelen geen grote rol. Wèl is het zo dat een versterker die gebouwd is voor een 8 i2 belasting bij 4 H in problemen zou kunnen raken. Ook in de antennetechniek zie je vaak ohm-aanduidingen die niets met normale weerstanden te maken hebben. Bij antenne-aanluitingen van televisies en

tuners kan, om maar iets te noemen, 75 fi opgegeven zijn. De technicus moet dit weten om de losse onderdelen van een installatie goed op elkaar af te kunnen stemmen. Onderdelen in een antenne-installatie met een verschillende impedantie werken niet optimaal samen. Ook de verbindingskabels tussen antennes, versterkers, wissels en televisie- en radiotoestellen moeten de juiste impedantie hebben, 60 i2 of 75 ^2 bij koax-kabel en 240 fi of 300 f2 bij lintkabel. Stel nu dat een 60 il koax-kabel aangesloten moet worden op een 240 Q, antenneingang, die meestal op oudere TV's voorkomt, dan moet een aanpassingsschakeling tussengeschakeid worden.

Figuur 1. Niet alleen het belastbaar vermogen (in watt), maar ook de impedantie is van belang bij het kiezen van een geschikte luidspreker. Figuur 2. Ook de antennekabel moet de goede impedantie hebben om ontvanger en antenne optimaal te laten samenwerken. Om het niet al te ingewikkeld te maken zijn de impedanties genormeerd. Koaxiale kabels, waarbij de ene geleider is uitgevoerd als een gevlochten mantel en voor de afscherming van de andere geleider zorgt, zijn er met een impedantie van 50 n, 60 n en 75 n .

anlermesplilser voor De tijden waarin het bezit van een televisietoestel alleen was weggelegd voor de welgestelden onder ons zijn reeds lang vervlogen. Bij veel mensen thuis zijn er zelfs twee TV's. Het oude zwart-wit-toestel was eigenlijk nog in prima konditie toen de kleuren-TV werd aangeschaft. Maar omdat er slechts één antenne-aansluiting was, verdween de oude buizenbak naar de zolder. En dan te bedenken dat het helemaal niet moeilijk is om een tweede aansluiting te maken. Eenvoudig parallel schakelen zoals bij 220 V apparaten gaat niet goed. Dat komt omdat de

weerstandswaarden (impedanties) van de afzonderlijke delen van de antenneinstallatie op elkaar afgestemd moeten zijn. Een TV met een 60 12 antenneingang bijvoorbeeld, moet met een 60 Q, koaxkabel worden aangesloten. Als je twee TV's parallel schakelt, dan wordt de impedantie gehalveerd tot 30 Ï2, en dat klopt niet met de 60 Ï2 aansluitkabel (figuur 1). Wat nu gedaan? Heel eenvoudig, bouw met drie weerstandjes en een kondensator een supersimpele aanpassingsschakelingl

Opbouw Hoe de vier onderdelen

met de antennekabels verbonden moeten worden is te zien in figuur 2, 3 en 4. De mantels, zo heten de gevlochten koperen afschermingen van de kabels, worden met drie koperen beugeltjes goed geleidend met elkaar verbonden. Beugeltjes van verzinkt staal of messing kunnen ook gebruikt worden. De beugeltjes kunnen we zelf van stripjes maken. Het in vorm brengen van de strips gaat het beste met behulp van een 6 mm boor of een net zo dikke staaf, en een bankschroef. Een strip wordt over de 8 tot 10 mm geopende bekken van de bankschroef gelegd. Het

gladde uiteinde van de boor wordt nu op de strip gelegd en tussen de bekken geslagen, zodanig dat de strip in een U-vorm wordt gebogen. De beide omhoogstekende benen van de U worden nu met een hamer terug gebogen tot ze plat op de bekken liggen. Het solderen van de onderdelen volgens plan is relatief eenvoudig. Het knooppunt van C l , R1 en de signaalader van de binnenkomende antennekabel hangt vrij in de ruimte.

Schakeling De 22 J7 weerstanden in serie met de verbindingskabels van de TV's verhogen de impedantie van 60 12 tot circa 80 12. Gezien vanuit het knooppunt R1-R2R3 staan twee impedanties van 80 12 parallel zodat de

= » ^ > ^

Figuur 1. Twee parallel geschakelde TV's hebben een ingangsImpedantie van 30 il. Dat klopt niet met de 6 0 12 antenneaansluiting. Figuur 2. IVIet drie weerstanden worden de impedanties aangepast, in de weerstanden gaat echter wel een deel van de antenne-energie verloren. Figuur 3. De drie koax-kabels worden met koperen beugeltjes op hun plaats gehouden. Deze beugels zorgen tevens voor het doorverbinden van de afscherI mingen.

resulterende impedantie 40 n wordt. Hiermee staat nog de 22 fi weerstand R1 in serie zodat de totale impedantie u i t k o m t op 60 Q,. Dit stemt weer overeen met de 60 Ï2 antenneaansluiting. De weerstandswaarde, de impedantie, van de weerstanden neemt toe bij zeer hoge frekwentie. Dat is het gevolg van de induktiviteiten van de weerstanden (ze gedragen zich dan als spoelen). Om dit te kompenseren is C l toegevoegd. De impedantie van een

kondensator w o r d t namelijk kleiner bij hogere frekwenties. Het groter worden van de impedantie van de weerstanden en het kleiner worden van de impedantie van C l houdt elkaar in evenwicht. Bij de opbouw moet er op gelet worden dat de verbindingen zo kort mogelijk gemaakt worden. Voor de behuizing kan een eenvoudig plastic kastje dienen. Bij 75 ü, antenne-installaties moeten 27 fi weerstanden gebruikt worden in plaats van 22 H exemplaren.

genormaliseerde weerstanden In tegenstelling t o t de wildgroei die we tegenkomen bij video-cassettes, televisies en computersystemen zijn weerstanden genormaliseerd. De lEC (International Electrotechnical Commission, een internationaal normalisatieinstituut) heeft de waarden van weerstanden in verschillende reeksen vastgelegd. Zo weten de fabrikanten wat ze moeten maken en de ontwikkelaars van elektronische schakelingen wat ze kunnen krijgen. Drie veel voorkomende reeksen z i j n d e E6, E12 en E24 reeks, waarvan de E12 wel het meest gehanteerd wordt. De E12 reeks omvat de twaalf cijfers 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68 en 82. Door deze cijfers te vermenigvuldigen met een

vermenigvuldigingsfaktor,

0,1 n, 1 n, i o n , 100n, 1 kn, 10 kn, lOOkflof 1 Mü, ontstaat een heel skala aan algemeen verkrijgbare weerstanden. Alle weerstanden worden met drie gegevens gekenmerkt. Het getal uit de normreeks, de vermenigvuldigingsfaktor en de tolerantie (onnauwkeurigheid). Omdat tekst op die kleine friemeldingetjes niet goed leesbaar zou zijn worden deze gegevens met vrolijk gekleurde ringen, volgens een bepaalde kode, aangebracht. Deze kode kan ontcijferd worden met behulp van het uitklapbare gedeelte van de omslag van dit Elex-nummer. Er zijn twee ringen nodig voor het aangeven van de twee cijfers uit de normreeks en één ring voorde ver-

Figuur 4. Opbouw van de schakeling. Het knooppunt van C1, R1 en de signaalader van de binnenkomende antennekabel hangt vrij boven de print. onderdelenlijst R1,R2,R3 = 2 2 Ï 2 M (evt. 27 n) ^• C l = 2,2 pF (keramische kondensator) verder nodig: montagemateriaal soldeeroogjes koax-stekkers behuizing koax-kabel

menigvuldigingsfaktor. Een vierde ring geeft de tolerantie aan. Bij de E12 reeks is die hoogstens ± 10% (zilver), maar ± 5% (goud) is het meest gebruikelijk. Deze tolerantie (onzekerheid in de weerstandswaarde) is er de oorzaak van dat in die genormaliseerde reeksen zulke gekke getallen zitten. Elke waarde in de E12 reeks is ongeveer 1,2 maal zo groot als, oftewel 120% van de voorgaande waarde. Dat betekent dat een bepaalde weerstand maximaal ± 10% van zijn nominale waarde mag afw i j k e n , omdat hij anders te dicht bij een andere waarde van de reeks komt. In figuur 1 is dit geïllustreerd. Daar staan de getallen van de E12 reeks met hun "onzekerheidsgebied" van ± 10%. We zien dat er slechts kleine overlappingen zijn. Ten slotte is er nog iets te zeggen over de belastbaarheid van weerstanden. Als

er door een weerstand een stroom loopt, dan zal die een bepaalde hoeveelheid warmte veroorzaken. De hoeveelheid warmte per sekonde (vermogen) w o r d t uitgedrukt in watt en kan berekend worden met; P = l ^2

R

Het vermogen dat een weerstand kan "verdragen", heel sjiek heet dat dissiperen, hangt af van de grootte. Een weerstand met grote afmetingen kan meer dissiperen dan een kleintje, omdat hij door het grotere oppervlak zijn warmte beter k w i j t kan raken. Standaard in Elex-schakelingen worden 1/4 watt weerstanden gebruikt. Er zijn ook kleinere te krijgen, namelijk 1/8 watt, en grotere zoals 0,5 en 1 watt exemplaren. Bij nog grotere weerstanden wordt de weerstandswaarde en de tolerantie dikwijls niet meer met de kleurkode, maar met opgedrukte tekst kenbaar gemaakt.

100

83675X

gedeelde spanning Het In serie schakelen van weerstanden komt in de elektronica zeer vaak voor. Daarom zullen we dat hier eens nader bekijken. Figuur 1 laat een stroomkring zien die bestaat uit een spanningsbron en twee weerstanden R1 en R2. De stroom in deze gesloten kring loopt door beide weerstanden en veroorzaakt over beide een spanningsval, die we met U i en U2 aanduiden. Het optellen hiervan levert de batterijspanning o p , want we gaan ervan uit dat er geen spanningsval over de draden is. Met andere woorden: de serieschakeling van R1 en R2 deelt de batterijspanning in de twee afzonderlijke delen U-] en U2. De waarden in figuur 1 tonen dat de deelverhouding van de spanning, hier ongeveer 1 : 2, overeenkomt met de weerstandsverhouding 100 n : 220 n . Hoe groter de ene weerstand in vergelijking met de andere is, des te groter is ook het deel van de spanning dat over deze weerstand valt. Een spanningsdeler van weerstanden is de eenvoudigste manier om van hoge

spanningen lagere te maken. Maar energiebesparend is het niet. Zeg dat we de schakeling van figuur 1 in het leven hadden geroepen omdat we een spanning van 1,4 V nodig hadden. Deze spanning staat over R 1 . De rest van de spanning, ongeveer 2/3 deel van de batterijspanning, staat over R2 en daarmee wordt ook 2/3 van de energie in R2 "vers t o o k t " . Omdat er in de elektronica, vroeger heette dat ook wel zwakstroomtechniek, maar erg weinig energie omgezet w o r d t , speelt het energieverspillende karakter van een weerstandsdeler niet zo'n grote rol. Maar om bijvoorbeeld de netspanning omlaag te brengen is een trafo veel geschikter en bovendien veiliger.

(figuur 2). De baan van een draaipotmeter (zwarte gedeelte) heeft de vorm van een hoefijzer, een schuifpotmeter heeft een rechte baan (hier niet getekend). Het verstelbare k o n t a k t deelt de totaalweerstand van de baan in twee stukken. Deze twee stukken liggen in serie. De lengte van zo'n stuk koolstofbaan bepaalt de waarde van de weerstand. Bij het verstellen van de loper wordt het ene baanstuk langer en het andere korter. Zo wordt de weerstandsverhouding, en dus de spanningsdeling, ingesteld. Een typische toepassing van potmeters is die als geluidssterkteregelaar. Bij HiFigeluidsinstallaties, schematisch weergegeven in figuur

Potentiometer Een buitenbeentje onder de weerstandsdelers is de potentiometer, de regelbare weerstandsdeler. Potentiometers, of kortweg potmeters, hebben een baan van weerstandsmateriaal waarover een sleepkontakt loopt

1 I-14mA

'l' 1

U = 4,5V

R2|c]

^1

1

T

-

Rir 1 131

^ S3688X-1

co

U2-3,1V

Figuur 1 . De stroom in deze kring loopt door beide weerstanden en veroorzaal
1

Ui-1,4V

Figuur 2. De loper van een potmeter deelt de weerstandsbaan in twee delen, die overeenkomen met de twee weerstanden van een spanningsdeler. Door de loper te verdraaien verander je de deelverhouding.

Figuur 3. Een draadgewonden potmeter, geschil
83688X-4

4 , is de potmeter voor volumeregeling geschakeld tussen voor- en eindversterker. De voorversterker versterkt het signaal van de verschillende bronnen (bandrecorder, platenspeler, tuner) zodanig, dat de eindversterker maximaal uitgestuurd kan worden. Het gebeurt slechts zelden dat het volle geluidsvolume gewenst is. Daarom deelt men de uitgangsspanning van de voorversterker met een potmeter voor hij aan de eindtrap wordt toegevoerd. Staat de loper van de potmeter (figuur 4) helemaal bovenaan, dan wordt het voorversterkersignaal ongedeeld, dus helemaal aan de eindver-

sterker toegevoerd. Staat de loper helemaal onderaan, dan is de ingang van de eindversterker kortgesloten; de geluidssterkte is nul. Potmeters zijn niet altijd als spanningsdeler geschakeld. Bij gebruik van slechts één uiteinde van de weerstandsbaan heeft men een regelbare weerstand. Vaak wordt het kontakt aan het andere uiteinde van de weerstandsbaan met het loperkontakt verbonden (figuur 5).

Formules T o t slot zullen we voor de volledigheid aangeven hoe men moet rekenen aan spanningsdelers. Als voor-

beeld dient weer de schakeling van figuur 1. De totale weerstand van de deler bedraagt: R t = R1 + R2 =

= 100fi-t-220n = = 320 f2 Door de deler loopt een stroom die met de wet van Ohm uitgerekend kan worden: I = ü = 4,5 V Rt 320 fi 0,014 A = 14 m A Met diezelfde wet kan ook de spanningsval over de afzonderlijke weerstanden bepaald worden:

U1 = R1 • I = = 100i2 • 14mA = = 1,4 V U 2 = R2 • I = = 2 2 0 n • 14mA = = 3,1 V Men kan de spanning over R1 ook direkt uit de weerstandswaarden en de batterijspanning berekenen en wel met de formule:

^1 = ^ - R i n : ^ De breuk stelt de spanningsdeelverhouding voor. Op een andere plaats in dit nummer hebben we een tabel afgedrukt waarmee je deelverhoudingen, in een handomdraai en zonder geworstel met formules, kunt bepalen.

^è^(^LM(^LjciMmc^ grofe mdens vangen veel wind Zolang de mens leeft heeft hij al energie verbruikt. Alleen is het zo dat hij vroeger aan spierkracht, eventueel bijgestaan door trekdieren, genoeg had. Tegenwoordig is het energieverbruik, mede door toedoen van de opgekomen industrie, vele malen hoger. Om aan die energiebehoefte te voldoen verstoken we allerhande zaken zoals turf, hout, steenkool, olie, gas en zelfs uranium. Eén van de nadelen van deze brandstoffen is dat ze, zeker als je ziet in welke hoeveelheden ze verbruikt worden, op een zeker moment op zullen raken. Vandaar dat er altijd al gezocht is naar vervangende energiebronnen. Eén van die bronnen is de zon. En die is voorlopig nog niet " o p " . Nu zijn we in ons vaak bewolkte Nederland niet zo rijk gezegend met zonneschijn, maar er is ook een direkte afgeleide van deze zonneenergie. De zon verwarmt namelijk het aardoppervlak op de ene plaats wat meer dan op de andere; het is immers niet overal even warm. Door deze temperatuurverschillen ontstaan luchtdrukverschillen en dat heeft wind t o t gevolg. Dat kennen we hier maar al te goed en windmolens worden al sedert eeuwen gebouwd. Nu is er nog een verschil tussen wat technisch mogelijk is en wat werkelijk w o r d t uitgevoerd. Dat verschil wordt bepaald door wat het kost. Nemen we als

voorbeeld het opwekken van elektriciteit. De elektriciteitsbedrijven, die elektriciteit opwekken door steenkool, olie, aardgas of uranium in de centrales te verbruiken, rekenen ongeveer een kwartje per kWh. (1 kWh = 1 kilowatt-uur = 1000 watt-uur. Daar kan bijvoorbeeld een 100 watt lamp 10 uur op werken, of een 1000 watt stofzuiger 1 uur.) Als nu dezelfde hoeveelheid elektriciteit door middel van zonnecellen w o r d t opgewekt dan zou dat meer dan f 1 0 , — per kWh gaan kosten, gewoon omdat zonnecellen (nog) zo duur zijn. Wat dat betreft komt elektriciteit van windmolens er heel wat beter vanaf, namelijk ongeveer 35 cent per kWh. Dit is nog altijd duurder dan het opwekken van elektriciteit op de gangbare manier, maar toch w o r d t het al gedaan. Dan kan men er vast wat ervaring mee opdoen. Naarmate de techniek bekender wordt en de windmolens in grotere aantallen geproduceerd kunnen worden, zullen ze ook goedkoper worden. Bovendien zullen de prijzen van olie en gas, naarmate deze schaarser worden, stijgen. Ekonomisch gezien worden op die manier de zogenaamde alternatieve energiebronnen steeds aantrekkelijker. In Nederland lopen een aantal projekten op het gebied van windenergie. Een paar jaar geleden is bijvoorbeeld in Petten, bij het Energie-onderzoek Cent r u m Nederland, een grote

windturbine gebouwd die een vermogen levert van maximaal 300 kilowatt. Dat is niet mis, maar als je heel Nederland door middel van w i n d van elektriciteit zou willen voorzien dan heb je ongeveer 30.000 van die molens nodig. De molen in Petten is een experiment, er is dan ook een arsenaal aan elektronische meetapparatuur op aangesloten om het gedrag bij wisselende omstandigheden precies te kunnen volgen. De opgewekte elektriciteit wordt aan het elektriciteitsnet van Noord-Holland geleverd. Inmiddels is er ook een elektriciteitsbedrijf overgegaan

t o t de plaatsing en exploitatie van een windmolen. Dat is de PZEM, die bij Vlissingen door de firma FDO een grote windgenerator heeft laten bouwen, dezelfde firma trouwens die de molen in Petten heeft gebouwd. Deze molen is niet puur experimenteel, maar bedoeld om te kijken of hij voldoende elektriciteit levert om zichzelf en zijn onderhoud te betalen. De PZEM is daarmee het eerste bedrijf dat dit gaat uitproberen. Sedert maart dit jaar draait deze molen en het was de bedoeling dat hij het 25 jaar zou uithouden, edoch . . . tijdens een

krachtige wind heeft de retor het vrijdagmiddag 2 september j . l . begeven. Brokstukken werden t o t op 100 meter van de molen teruggevonden. Een tragisch voorval, waaruit men hopelijk lering kan trekken. We zullen deze windmolen eens wat nader gaan bekijken. Het is geen kleine jongen. De rotordiameter is 26 meter en het maximale vermogen dat hij kan opwekken is, net als in Petten, 300 kW. Van die rotor kunnen we nog vertellen dat hij gemaakt is van met glasvezels versterkt polyester (ook bij botenbouw veel gebruikt) en dat één blad

600 kg weegt! Toch we\ beangstigend als je die bladen ziet rondsuizen. Niet bij elke windsnelheid draait de rotor. Als het te zacht waait gebeurt er natuurlijk helemaal niets. Bij een windsnelheid van 6 meter per sekonde (een briesje met windkracht 4) begint de molen te werken. Het maximale vermogen, dat is dus die 300 kW, wordt geleverd vanaf een windsnelheid van 14 m/s (windkracht 6,5), terwijl de molen bij een wind harder dan 25 m/s (windkracht 9,5) uit veiligheidsoverwegingen w o r d t stilgezet. Om te zorgen dat de molen zoge-

zegd met alle winden mee kan draaien zijn de rotorbladen om hun as verstelbaar gemaakt. Deze bladverstelling, alsmede het stellen van de rotor naar de windrichting (kruien), gebeurt geheel automatisch. Dat is maar goed ook want als bij elke molen dag en nacht een mannetje zou moeten zitten om hem te bedienen zou de elektriciteit er zeker niet goedkoper op worden. Het draaien van de rotor moet uiteraard worden omgezet in elektrische energie. Dat gebeurt, zoals we weten, met een generator, maar nu doet zich nog een klein probleempje voor: De molen moet zijn elektrische energie aan het elektriciteitsnet, in d i t geval dat van Zeeland, leveren. De netfrekwentie is, zoals uitgelegd in de

Elex van september, 50 Hz. De molen moet nu elektriciteit gaan leveren met eenzelfde frekwentie, maar de frekwentie van de door de generator opgewekte spanning hangt af van het toerental. En dit toerental is, omdat het nu eenmaal niet altijd even hard waait, niet precies konstant. De frekwentie van de wisselspanning die de generator levert klopt dus niet met de netfrekwentie. Daarom w o r d t de generator-wisselspanning eerst gelijkgericht. Van die gelijkspanning w o r d t weer een wisselspanning gemaakt, maar dan een met een frekwentie van precies 50 Hz, en dat " s l i k t " het elektriciteitsnet. We hebben al gezegd dat als we heel Nederland met behulp van windmolens van

elektriciteit willen voorzien er pakweg 30.000 molens van het formaat Petten of Vlissingen nodig zijn. Dat lijkt een ondoenlijke zaak, maar bedenk wel dat er in de 19^ eeuw toch zo'n 10.000 klassieke windmolens in Nederland stonden. En op het ogenblik staan er zo'n 13.000 hoogspanningsmasten in Nederland. Door het aantal te plaatsen windmolens hoeven we ons dus niet al te erg laten afschrikken, maar als de toename van het elektriciteitsverbruik gelijke tred blijft houden dan zullen er toch ruimteproblemen ontstaan. Er dient zich nog een ander probleem aan als we alle elektriciteit door windmolens willen laten leveren. Het moet namelijk maar waaien net op het moment dat wij die elektriciteit nodig hebben en dat is natuurlijk lang niet altijd het geval. Er moet dus een soort van energie-opslag komen o m , als het hard waait, het overschot aan elektriciteit op te kunnen slaan. Die energie kan dan gebruikt worden in windstille perioden. Het meest voor de hand liggende opslagsysteem voor elektrische energie is een akku, maar helaas, een akku is niet goedkoop en er kan niet zoveel energie in worden opgeslagen. Veel geschikter is een opslagsysteem in de vorm van een groot meer dat volgepompt kan worden. Door het hoger gelegen meer eerst met water vol te pompen sla je er een hoeveelheid energie in op. Laat dit water nu door een pijp naar beneden lopen en drijf daar een waterturbine mee aan die gekoppeld is met een generator en de opgeslagen energie k o m t weer vrij. Een dergelijk systeem is in het september-nummer van Elex

beschreven (energie-reservoir Vianden). Een tijdje geleden bestonden er ook plannen o m in Nederland zoiets te maken. Dit is het beroemde "plan Lievense". Deze meneer Lievense kwam op het idee een hoge dam aan te leggen rond de Markerwaard. Op deze dam wilde hij een aantal windmolens plaatsen die elektriciteit moesten leveren. Met het overschot zou water uit het IJsselmeer in de Markerwaard worden gepompt. Maar voorlopig is dit niet te kinderachtig geprijsde plan in de koelkast gezet. Zolang trouwens het aandeel van de windmolens klein is ten opzichte van het totale elektriciteitsverbruik is een opslagsysteem nog niet nodig. Je laat zolang het waait de molens maar volop draaien en mocht er teveel aan elektriciteit geproduceerd worden dan zet je een gewone centrale op een wat lager pitje. Dit kun je doen zolang de windmolens niet meer dan de basislast, het vermogen dat minimaal dag en nacht wordt afgenomen, leveren. Maar experimenteel gezien was het plan Lievense toch wel de moeite waard. Voorlopig kunnen we ons troosten met het feit dat windmolens steeds vaker in het landschap opduiken. Reuzen, zoals in Vlissingen, maar ook kleinere exemplaren bij boeren, tuinders en ijverige hobbyisten. Ook met zo'n kleine molen kun je tegenwoordig zelf elektriciteit terugleveren aan het elektriciteitsnet. Per geleverde kilowatt-uur krijg je ongeveer een dubbeltje terug van het elektriciteitsbedrijf. Dat lijkt nogal onredelijk als je bedenkt dat je zelf een kwartje moet betalen voor elke kilowattuur, maar bedenk dat het elektriciteitsbedrijf het hele elektriciteitsnet al heeft

m

Helemaal opgewassen tegen de krachten der natuur bleek de met glasvezel versterkte polyester rotor toch niet te zijn. Door een zeer harde wind werd de molen behoorlijk gekortwiekt. (ANP-foto)

aangelegd en geïnvesteerd heeft in een dure centrale. In wezen k o m t het erop neer dat dat dubbeltje per kilowatt-uureen vergoeding is voor de brandstof die ze uitsparen omdat jij die kilowatt-uur geleverd hebt. Nog een berichtje op de valreep: de PEN (Provinciaal Elektriciteitsbedrijf van Noord-Holland) gaat ook een windmolen plaatsen en wel een exemplaar met een te leveren vermogen van 1 megawatt ('n miljoen w a t t ) ! Dat is ruim drie maal zo veel als de Vlissingenmolen.

voor automatische filmherkenning

nieuw filmroleHe s^uur

riiiin

camera-elekironica We hebben er al In het eerste nummer van Elex iets over verteld: de streepjeskode oftewel de bar-kode. Kodak heeft enige tijd geleden een elektronisch leesbaar informatie-systeem voor kleinbeeld-fotografie ontwikkeld waarbij de bekende streepjes een belangrijke rol spelen. Op vier verschillende plaatsen — twee op het fotorolletje en twee op de (kleinbeeld)film — zijn kodes aangebracht waarmee gegevens, zoals filmtype, filmgevoeligheid, belichtingsspeelruimte en het aantal opnamen, elektronisch kunnen worden afgelezen. Omdat de afmetingen van het nieuwe filmrolletje hetzelfde zijn gebleven, kan het filmpje ook in oudere kleinbeeld-camera's worden gebruikt, hoewel dan natuurlijk de kode voor de camerabesturing niet benut kan worden. Op het moment bestaan er zelfs nog geen camera's die op deze vorm van sturing zijn ingericht. De firma Kodak verwacht echter dat de camera-fabri-

kanten de voordelen van dit systeem zullen inzien en foto-toestellen op de markt zullen brengen die met streepjes "gestuurd" kunnen worden. De elektronische onderdelen die voor het lezen van de streepjes-kode nodig zijn, kunnen gewoon uit de handel worden bet r o k k e n , waardoor er eigenlijk niets de toepassing van dit informatie-systeem in de weg staat. Met wat extra apparatuur kunnen ook de ontwikkel-laboratoria hun installaties voor dit koderingssysteem geschikt maken, zodat ook hier de voordelen van streepjes-herkenning volledig benut kunnen worden. De nieuwe fotorolletjes zijn zowel op de verpakking als op het filmpje door de letters " D X " herkenbaar gemaakt.

Kode voor camera-sturing

De kode voor het sturen van de camera bevat gegevens over de filmgevoeligheid in 24 trapjes die afgetast wor-

gaatjes-<
belichte streepjes-kode voor printersturing

83809X

den en aan de belichtingselektronica worden verder gegeven. Bovendien kan de camera aflezen of hij met een dia-film is geladen (waarbij een nauwkeurige belichting is vereist), of met een kleuren-negatief-film (die een grotere belichtingstolerantie heeft). Als derde informatie kan automatisch de lengte van de film (bijvoorbeeld 12, 24 of 36 opnamen) worden afgelezen. De kode voor de camerasturing bestaat uit een raster van 12 velden die elektrisch geleidend respektievelijk isolerend zijn en door een stukje elektronica aan de achterzijde van de camera worden afgetast.

Streepjes-kode voor automatische f ilmhierl<enning

De op de verpakking opgedrukte streepjes-kode dient v o o r d e identifikatie van het filmtype en de lengte van de f i l m , zodat in de ontwikkel-lab's een automatische voor-sortering van de films mogelijk is.

Gaatjes-l
In de film-tong zijn 12 gaatjes aangebracht die pneumatisch of met infra-rood licht afgetast kunnen worden. In deze gaatjes "staat" wie de fabrikant is, de filmsoort en het type film.

Belichite streepjes-l
Op de filmrand, aan de buitenzijde van de perforatie, zijn (na het fotograferen) per beeld twee groepen streepjes belicht, waarmee de film zonder vergissingen geïdentificeerd kan worden. Met behulp van deze informatie kan de computerprinter voor elke f i l m het optimale belichtings- en filterprogramma kiezen. Kodak AG Postbus 369 7000 Stuttgart

60 (864 S)

munmerers

Waarom een elel
Meetbereiken De belangrijkste dingen die een multimeter moet kunnen meten zijn: — gelijkstromen (minimaal (100/iA) — gelijkspanningen (minimaal 2,5 V) — wisselspanningen (minimaal 2,5 V) — weerstanden De tussen haakjes geplaatste waarden hebben betrekking op de volle uitslag wanneer de meter op het kleinste bereik is ingesteld. Hoe kleiner deze waarden zijn, hoe beter kleine stromen en spanningen gemeten kunnen worden. Bereiken voor weerstandsmetingen zijn moeilijk op te geven omdat de volle uitslag in alle meetbereiken O ohm is, terwijl de hoge waarden op de linkerzijde van de schaal dicht bijeen liggen. De door de fabrikant opgegeven gevoeligheid van dit meet-

bereik is trouwens vaak wat overdreven. De waarde van 100 kn bijvoorbeeld, moet nog enigszins nauwkeurig kunnen worden afgelezen (ca. één tiende van de volle uitslag). Een wisselstroombereik is overigens wel nuttig, maar niet per se noodzakelijk. Overigens wordt wissel- en gelijkstroom vaak aangeduid met respektievelijk de letters A C en DC. Dit zijn afkortingen die staan voor: Alternating Current en Direct Current. Veel instrumenten beschikken bovendien over een hele reeks exotische meetbereiken: kapaciteiten, indukties, frekwenties, decibels etc. kunnen gemeten worden. Afgezien van het feit dat de meetresultaten messtal twijfelachtig zijn, worden deze bereiken in de praktijk uiterst zelden gebruikt. Bij de keuze van het meetinstrument mogen dergelijke " e x t r a ' s " dus geen al te grote rol worden toebedeeld. Ook de keuze tussen analoog of digitaal is voor het overgrote deel een financiële kwestie, beide typen hebben hun voor- en nadelen.

Gevoeligheid Hoe gevoeliger een meetinstrument, hoe minder de te testen schakeling wordt beïnvloed. Bij het meten met " g r o v e " meetapparatuur (geringe gevoeligheid) bestaat namelijk het gevaar dat de testschakeling zich anders gaat gedragen, waardoor de meetresultaten natuurlijk waardeloos zijn. De gevoeligheid van een meetinstrument wordt opgegeven in 12/V. Enkele

gebruikelijke waarden zijn: 20.000 WV voor gelijkspanningen en 5000 Ó / V bij wisselspanningen. Als een gevoeligheid niet is opgegeven, dan kan dat eenvoudig worden berekend door het omgekeerde te nemen van het kleinste gelijkstroombereik. Een voorbeeld: het kleinste gelijkstroombereik gaat van O t o t 50 /iA. De gevoe1 ligheid is dan: =-z—- 50/iA

Ö:ÖÖÖÖ5A=2°'^°°^'^ per volt. Simpel, nietwaar? (Toelichting: A = j=;, dus 1 fi ^^ -^ = r^ = o h m per volt)

Overbelastingsbeveiligingen Het meten van te grote stromen of spanningen, bijvoorbeeld wanneer de meter in een verkeerd bereik staat, gaat in de meeste gevallen met wat rookontwikkeling gepaard. Het gevoelige binnenwerk van een meetinstrument kan daar namelijk absoluut niet tegen. Een beveiligingdie zulke situaties voorkomt, is dus broodnodig. Dergelijke schakelingen beveiligen echter in de regel alleen maar het meetgedeelte van het instrument. Het overige deel (meetweerstanden e.d.) van de meter is dus niet beschermd. Voorzichtigheid is ook hier de moeder van de porceleinkast.

Spiegelschaal Een spiegelschaal vermindert afleesfouten die ontstaan wanneer men zich niet loodrecht boven de wijzer bevindt. De afleesfout die hierdoor ontstaat, w o r d t met een duur woord een parallax genoemd. De

meter moet dus zo worden afgelezen dat het spiegelbeeld van de wijzer precies onder de wijzer zélf valt.

Een uitvoerige Nederlandse beschrijving. . . . . . is er in de meeste gevallen niet bij. Wél tref je vaak het schema van de meter aan, zodat eventueel zelf repareren t o t de mogelijkheid behoort. Om een indruk te geven wat er zoal aan meters te koop is, laten we er hier een paar zien. Ze mogen echter niet als representatief worden beschouwd, omdat het aanbod natuurlijk vele malen groter is. De prijzen van de hier getoonde meetinstrumenten liggen tussen de f 4 0 , — en f 2 5 0 , — . Enkele instrumenten worden door meerdere firma's aangeboden, zodat een prijsvergelijking lonend kan ziin. Bij "gevoeligheid" is de grootste gevoeligheid, dus die voor gelijkspanningsmetingen opgegeven. Bij wisselspanningsmetingen is de gevoeligheid in de regel een stuk minder (ongeveer éénvierde of éénvijfde van die waarde). Als indikatie van het totale weerstandsbereik is tussen haakjes de schaalaanduiding gegeven bij halve uitslag in het hoogste weerstandbereik. Alle maten zijn aangegeven in millimeters.

Type: K R T 5 0 0 Aantal meetbereiken: 43 Gelijkspanningen: 0,125/1,25/ 5/25/125/500 V * Wisselspanningen: 10/50/250/ 1000 V * Gelijkstromen: 25 M A , 2,5/25/ 250 mA, 5 A * Weerstanden: 5 bereiken (100 k a ) Andere bereiken: dB Gevoeligheid 50 k f i / V Nauwkeurigheid: ± 3% Batterijen: 1 penlight-batterij

1,5 V, 9-\/-transistorbatterij Afmetingen: 120 x 1 6 5 x 3 9 Toebehoren: gebruiksaanwijzing, batterijset, meetsnoeren, overbelastingbevei liging Bijzonderlneden: spiegelschaal, berei k-verdubbelingsschakelaar

Nauwkeurigheid: ± 3% Batterijen: 1 penlightcel 1,5 V Afmetingen: 115 x 83 x 28 Toebehoren: gebruiksaanwijzing, meetsnoeren, batterij. Bijzonderheden: spiegelschaal, overbelast ingsbevei liging.

Toebehoren: gebmiksaanwijzing, meetsnoeren Bijzonderheden: spiegelschaal, batterij-tester voor 1,5- en 9-Vbatterijen, bereik-verdubbelingsschakelaar, overbelastingbevei liging

Gevoeligheid: 20 k f i / V Batterijen: 1 penlight-batterij 1,5 V Afmetingen: 130 x 80 x 4 0 Toebehoren: meetsnoeren Bijzonderheden: overbelastingbeveiliging, spiegelschaal Type: H 3 2 1 2

Type: E M B 5 0

'Wanneer de verdubbelingsschakelaar wordt ingeschakeld, dan worden de bereiken verdubbeld (de gevoeligheid wordt gehalveerd).

Aantal meetbereiken: 28 Gelijkspanningen: 0,15/3/10/ 30/100/300/1000 V Wisselspanningen: 10/100/300/ 1000V Gelijkstromen: 20 M A , 0,3/3/ 300 m A , 3 A Wisselstromen: 1/10/100 mA, 1/10 A Weerstanden: 3 bereiken (45 kï2) Overige bereiken: kapaciteiten, dB Gevoeligheid: 50 kï2/V Nauwkeurigheid: + 3% Batterijen: micro-cel 1,5 V Afmetingen: 125 x 1 0 3 x 2 8 Toebehoren: gebruiksaanwijzing, meetsnoeren

* Wanneer de verdubbelingsschakelaar w o r d t ingeschakeld, dan worden de bereiken verdubbeld (de gevoeligheid w o r d t gehalveerd).

Type: MT-601

Type: 620 SPN Aantal meetbereiken: 22 Gelijkspanningen: 5/25/50/500/ 2500 V Wisselspanningen: 10/50/100/ 500/1000 V Gelijkstromen: 50 nA, 2,5/25/ 250 m A Weerstanden: 2 bereiken (30 k f i ) Overige bereiken: kapaciteiten, dB Gevoeligheid: 20 k n / V

SVz-cijferige DMM met automatische bereikkeuze in de standen V / a / L P - ï 2 (low-power) Gelijkspanningen: O . . . 1000 V Wisselspanningen: O . . . 600 V Gelijkstromen: O . . . 10 A Wisselstromen: O . . . 10 A

Bijzonderheden: hoge gevoeligheid, spiegelschaal, overbelast igingsbevei liging.

Type: Alcron 92 Aantal meetbereiken: 38 Gelijkspanningen: 0,25/1,25/ 12,5/125/500 V Wisselspanningen: 5/25/125/ 500 V Gelijkstromen: 25 nA, 2,5/25/ 250 m A , 5 A * Wisselstromen: 10 A Weerstanden: 4 bereiken (100 k n ) Overige bereiken: d B , batterijtest Gevoeligheid: 50 kSi/V Nauwkeurigheid: ± 3% Batterijen: 2 penlight-batterijen van 1,5 V Afmetingen: 163 x 1 2 0 x 6 4

Aantal meetbereiken: 16 Gelijkspanningen: 5/25/50/250/ 500/2500 V Wisselspanningen: 10/50/100/ 500/1000 V Gelijkstromen: 50 juA, 2,5/ 250 m A Weerstanden: 2bereiken ( 3 0 k n ) Overige bereiken: dB

Weerstanden: O . . . 2000 k i i , LP-n-0 . . . 2000 k (voor diodemetingen) Inwendige weerstand: l O O M ü Bijzonderheden: doorgangsmeter met zoemer, veilige ingangsbussen, beveiligd tot 250 V-wisselspanning

Type: M T H 50 Aantal meetbereiken: 22 Gelijkspanningen: 0,25/1/25/ 50/250/1000 V Wisselspanningen: 5 / 2 5 / 2 5 0 / 1000 V Gelijkstromen: 50 M A , 1/5/50/ 250nfiA, 10 A

Batterijen: 2 penlight-batterijen 1,5 V , 1 W15-batterij 22,5 V Afmetingen: 105 x 1 6 0 x 5 0 Toebehoren: meetsnoeren Bijzonderheden: hoge gevoeligheid, aanwijzing van de meetstromen bij weerstandsmetingen, spiegelschaal, overbelastingbeveiliglng.

Type: BK 2806 3V2-cijferige DMM met de mogelijkheid van automatische bereik-

keuze in alle standen Gelijkspanningen: kleinste meetbereik: 200 m V , grootste meetbereik: 100 V Wisselspanningen: idem A C / D C : kleinste meetbereik: 200 iuA, grootste meetbereik: 10A Weerstanden: 2 bereiken (20 M n ) Nauwkeurigheid: ± 0,75% Batterijen: 2 penlight-batterijen Afmetingen: 168 x 88 x 33 Bijzonderheden: doorgangszoemer, diode-test

Batterijen: 1 penlight-cel 1,5 V Afmetingen: 92 x 126 x 45

Type: M A 1 H Aantal meetbereiken: 36 Gelijkspanningen: 0,15/0,5/ 1,5/5/15/50/150/500/1000 V Wisselspanningen: 1,5/5/50/ 150/500 V Gelijkstromen: 50 M A , 0,5/5/ 50/500 m A , 5 A Wisselstromen: 0,5/5/50/ 500 mA, 5 A Weerstanden:4 bereiken (20kS2) Andere bereiken: kapaciteiten, dB Gevoeligheid: 18 k H / V

Weerstanden: 4 bereiken (1 Mfl) Overige bereiken: kapaciteiten, dB Gevoeligheid: 50 k n / V Nauwkeurigheid: ± 3%

Toebehoren: gebruiksaanwijzing, verschillende sets meetsnoeren tegen meerprijs Bijzonderheden; overbelastingbeveiliging, spiegelschaal

R1/R2 - kombinafies parallelschakelingen De totaalweerstand R^ van twee parallel geschakelde weerstanden R1 en R2 w o r d t berekend aan de hand van de f o r m u l e : Rt

Tabel 1 .

Rt {

R1 • R2 R1 -I-R2

R1

R2

Parallelschakelingen van twee weerstanden kunnen echter veel sneller nnet behulp van tabel 1 worden berekend. In deze tabel worden alleen weerstandswaarden uit de E12-reeks gebruikt. De vermenigvuldlglngsfaktoren moeten we

erbij denken. We zullen eerst aan de hand van drie voorbeelden proberen te verklaren hoe met de tabel moet worden omgegaan. 1. Hoe groot is de totaalweerstand wanneer een weerstand van 47 kü, parallel geschakeld w o r d t

E12-reeks: 10, 12, 15, 1 8 , 2 2 , 2 7 , 3 3 , 3 9 , 4 7 , 5 6 , 6 8 , 8 2

rekentabel voor E12-reeks 1 1,2 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2

27 33 15 18 22 12 8,2 10 6,8 4,7 5,6 3,3 2,2 2,7 3,9 1 1,5 1,8 1,2 0,500 0,545 0,600 0,643 0,688 0,730 0,767 0,796 0,825 0,848 0,872 ip.soij 0,909 0,923 0,938 0,947 0,957 0,964 0,971 0,600 0,667 0,720 0,776 0,830 0,880 0,918 10,956 0,988 1,020 1,046 1,071 1,090 1,111 1,125 1,137 1,148 1,157 1 r^Kf! 1 384 1 404 1 491 1,434 0,900 0,990 1,08011,164 1,231 1,301 1,362 1,423 1,476 1,525 1,565 1,607 1,636 1,663 il,687 1,706 1,100 1,21 2'1,320 1,406 1,498 j 1,579 1,662 1,734 1,803 1,859 1,918 J , 9 6 0 2,000:2,034 2,062 1,350 1,485 1,595 1,714 1,821 1,932 2,031 2,1 251 2,204 2,288 2,347 2,404.2,456 2,495 1,650 1,787 1,938 2,076 2,221 2,353 2,481 2,588 2,704 2,788 2,86912,940 3,000 1,950 2,131 2,298 2,478 2,642 2,805 2,943 3,095 3,205 3,312:3,407 3,487 2,350 2,55512,779 2,987 3,197 3,377 3,578 3,726 3,872 4,003 4,114 2,800'3,070 3,327 3,589 3,818 4,077 4,271 4,463 4,638 4,778 3,400 3,717 4,047 4,340 4,678 4,935 r5!T94 5,431 5,638 4,100 4,505 4,871 5,301 5,633 5,973 6,289 6,567

~^i

39 0,975 1,164 1,444 1,720 2,083 2,525 3,042 3,545 4,194 4,896 5,790 6,775

47 56 0,979 0,982 1,170 1,174 1,453 1.460 1,73311,743 2,101 2,116 2,553 2,575 3,083 3,116 3,601 3,646 4,272 4,336 5,003 5,090 5,940 6,063 6,981 7,152

68 0,986 1,179 1,467 1,753 2,131 2,596 3,147 3,688 4,396 5,175 6,181 7,317

82 0,988 1,182 1,473 1,761 2,142 2,613 3,172 3,722 4,445 5,242 6,279 7,454

met een weerstand van 22 k f i ? Als eerste maken we de getallen zo klein dat ze in tabel 1 "passen". In dit geval worden ze dus 4,7 en 2,2. Op de plaats waar beide kolommen in de tabel zich treffen staat het getal 1,498, ongeveer 1,5 dus. De totaalweerstand bedraagt 1,5 • 1 0 k n = 1 5 k n . 2. Een 39 kl2-weerstand staat parallel aan een weerstand van 8,2 k f i . De deelfaktor is ditmaal 1 k i 2 . Bij 39 en 8,2 (onderste regel) vinden we het getal 6,775. De totaalweerstand bedraagt dus bijna 6,8 kï2, zodat het misschien verstandig is om beide weerstanden door een norm-weerstand van 6,8 k l 2 te vervangen. 3. De 220-ohm-weerstand in een schakeling moet verkleind worden tot 220 ü,. We doen dat door een tweede weerstand parallel te schakelen. Welke waarde moet deze weerstand hebben? Opde2,2-regel (220 gedeeld door 100) vinden we onder het cijfer 22 het gewenste getal 2,000. Het antwoord is dus 22 • 100 n = 2,2 kü.. Eenmaal de goede faktor gevonden, is het werken met de tabel dus vrij eenvoudig. Wanneer de twee weerstandswaarden een faktor 100 of meer uit elkaar liggen (bijv. 2 2 0 r 2 e n 2 2 k r 2 ) , d a n is de totale weerstand nagenoeg gelijk aan de laagste waarde (dus 220 fi; kontroleer dat maar eens met de formule). Voor dergelijke kombinaties hoef (en kan) de tabel niet gebruikt worden.

Spanningsdelers De tweede formule die we met een tabel kunnen vereenvoudigen, isdespanningsdelerregel. Twee in serie geschakelde weerstanden delen de totaalspanning waarop de serieschakeling is

aangesloten. De deelspanningen zijn van de weerstanden afhankelijk. Ui = U

R1 R1 -I- R2

-24 -23 -22 -21 -28 -19 -18 -17

-16

'-0

Tabel 2 dient voor het snel berekenen van spanningsdelers die met weerstanden uit de E12-reeks zijn opgebouwd (E12-reeks: zie elders in dit nummer). In het midden van de grafiek kunnen we de deelverhoudingen aflezen, aan de rand de afstand tussen R1 en R2 in de E12-reeks, dus het aantal stappen die vooruit moet worden gezet om van R1 naar R2 te gaan. Hoe dat precies in zijn werk gaat, proberen we eveneens met behulp van enkele voorbeelden te verklaren. 1. Dat een spanningsdeler die uit twee dezelfde weerstanden bestaat de aangelegde spanning halveert, ligt voor de hand. Twee gelijke weerstanden op de E12-schaal vallen in hetzelfde hokje, de afstand is dus O stappen. In de tabel lezen we een deelverhouding van 0,5 af, dus een halvering van de spanning (gearceerde balkje). 2. Een spanning van 10 V w o r d t door R1 = 1 k l i en R2 = 2 , 2 k f i gedeeld. Hoe groot is de spanning U-j over R1 ? Om van R1 naar R2 te komen, moeten in de E12-reeks vier trapjes worden beklommen: 1 kSl; 1,2 k f i ; 1,5 k i 2 ; 1,8 k f i ; 2,2 k f l . I n d e tabel vinden we dan bij nummer 4 (vier stappen in de reeks) de deelwaarde 0,32 . U i is dus: U i = 0 , 3 2 • 10 V = 3,2 V. 3. Een spanningsdeler be-

-15 -14 -13 -12 -11 -18 -9 -8 -7

-6 -5 -4 -3 -2 -1

0^92

a-85

g.^e

.3x22g ^ ^

0.53

i

i

55

0 1 2 3 4 5 G ?

0.36

0.32 0.28 0.24 0 . 218 1 15

0.13 0.11 0.89 8.88 0.86 0.05 0.04 0.04 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 8.01

8 9 18 11 12 13 14 15

16 17 18

19 20 21 22 staat uit R1 = 1,5 23 en R2 = 390 fi. Hoe 24 deelverhoudingen?

0.5 0,45 0.4

k^ liggen

Omdat deze keer R1 groter is dan R2, moeten we in de schaal naar beneden, en wel van 1 , 5 k n t o t 3 9 0 i 2 . Dat zijn dus precies 7 stappen. Het antwoord staat nu bij het cijfer —7 en bedraagt 0,79. Over R1 staat dus ongeveer 79% van de totale ingangsspanning, bijvoorbeeld 7,9 V van 10 V. Misschien een verrassing, maar bij dit soort bereke-

ningen is het onnodig om zeer nauwkeurig te rekenen. Dat wil zeggen,er hoeft echt niet "achter de k o m m a " te worden gekeken. Want waarom zou je nauwkeuriger rekenen dan de toleranties van de weerstanden? De waarden in de tabel zijn dus "gemiddelde" waarden omdat de afstanden tussen de E12-waarden niet altijd gelijk zijn. De waarden in de tabel wijken echter in het ergste geval slechts om enkele procenten af.

elekfronische belfohfingsmeler Is het echt mogelijk zelf een betrouwbare belichtingsmeter te bouwen? Jazeker! Het hier gepresenteerde ontwerp is niet alleen goedkoper dan de in de winkel verkrijgbare kant-en-klaar modellen, het is dank zij de toegepaste elektronica ook een zeer gevoelig meetinstrument. De schakeling van de door de fotohandel geleverde instrumenten, zogenaamde CdS-belichtingsmeters, bestaan in wezen uit een batterij die stroom door een LDR (licht-afhankelijke weerstand) en een draaispoelmetertje laat lopen (figuur 2). Omdat de weerstand van de LDR van de lichtsterkte afhankelijk is zal ook de stroom in de kring van de lichtsterkte afhankelijk zijn. V o o r d e ijking en voor de instelling van verschillende meetbereiken zijn potmeters, weerstanden en schakelaars ingebouwd. In plaats van met een LDR wordt in onze schakeling de lichtsterkte gemeten met behulp van een lichtgevoelige diode (BPW34),ook wel fotodiode genoemd. Fotodioden worden, net als zenerdioden, in sperrichting geschakeld. Ze sperren de stroom echter alleen in volledige duisternis. Als er licht op het siliciumkristal valt gaat er een stroom lopen. De grootte van de stroom is afhankelijk van de lichtsterkte. Deze diode-

stroom, ook wel fotostroom geheten, loopt tevens door een serieweerstand (figuurS). Over deze weerstand ontstaat, zo vertelt ons de wet van Ohm, een spanning die recht evenredig is met de stroom en dus ook afhankelijk is van de lichtsterkte. In onze belichtingsmeter wordt deze spanning versterkt en gemeten.

De schakeling Links in het schema (figuur 4) zien we de serieschakeling van fotodiode en weerstand. Eigenlijk zijn het vier weerstanden van verschillende waarden en met de schakelaar S2 kan er eentje gekozen worden. Met S2 kan zo het meetbereik (de gevoeligheid) ingesteld worden. Staat S2 op punt A zodat R1 in serie met D l staat, dan is de schakeling het gevoeligst. Kleine stroompjes door de fotodiode (miljoensten van ampères) veroorzaken over de 1,2 IV1S2 weerstand toch nog toereikende spanningen. Parallel aan de eigenlijke meetschakeling staat de serieschakeling van P I , P2 en R5. Deze drie weerstanden vormen een spanningsdeler waarvan de uitgangsspanning door het verdraaien van de potmeters naar wens ingesteld kan worden. Deze uitgangsspanning wordt vergeleken met de spanning die op punt M staat. De twee serieschakelingen vormen een brug.

waarvan de werking elders in dit nummer wordt opgehelderd. Twee LED's geven aan of de brug in evenwicht is (de verschilspanning is dan O V). De spanning op het loperkontakt van PI is dan hetzelfde als de spanning over de meetweerstand (spanning op punt M), en die spanning is weer een maat voor een bepaalde lichtsterkte. We moeten dus een schakeling maken waarmee je kunt zien of de brug in evenwicht is. Allereerst w o r d t de verschilspanning van de brug versterkt. Dit gebeurt met I C 1 , een operationele versterker (opamp). Als je een opamp schakelt zoals getekend in figuur 5, dan

wordt de spanning tussen de twee ingangsklemmen 1000 X versterkt. De spanningsversterking is namelijk R7/R6. De © ingang is verbonden met de meetweerstand. Wordt de spanning over de meetweerstand bijvoorbeeld 1 mV (één duizendste volt) groter omdat de I ichtsterkte toeneemt, dan wordt dit versterkt en zal de uitgangsspanning (punt 6 in figuur 4) 1 V stijgen. Door de hoge verin steipotentiometer

LDR bereik — om schakelaar mflatinstrunMnt 1,35 V batterij '

^ Figuur 1. De belichtingsmeter, klaar voor gebruik. Figuur 2. Het schema van een eenvoudige belichtingsmeter met een LDR. Figuur 3. De opnemer van de elektronische belichtingsmeter is de fotodiode BPW34.

X A

BPW34 fotostroom

•

Figuur 4. De totale schakeling van de bellchtingsmeter. Figuur 5. De verschilspanning van de meetbrug wordt door een opamp versterkt. In deze schakeling is de spanningsversterking 1000 X.

BC 547B

Figuur 6. Transistor T l komt in geleiding als de lichtsterkte een bepaalde waarde overschrijdt. LED D3 zal dan gaan branden. Figuur 7. Is de lichtsterkte k ieiner dan de ingestelde waarde, dan zal T 2 geleiden en LED D 4 branden.

^ ^

sterklngsfaktor reageert de schakeling op zeer kleine veranderingen in de brug. Door nu PI te verdraaien kan de spanning op de andere ingang van de versterker ook nnet 1 mV verhoogd worden. De brug is dan weer in evenwicht; de verschilspanning is O V. Achter IC1 bevindt zich een spanningsdeler die bestaat uit R9 en R10. Hij reduceert de uitgangsspanning t o t circa 1/5. De hieropvolgende transistor T l komt in geleiding zodra de spanning op de basis ongeveer 0,6 V wordt. Er gaat een basisstroompje lopen (van basis naar emitter) wat een versterkte kollektorstroom t o t gevolg heeft. Deze kollektorstroom loopt door R11 en LED D3 die daarom zal oplichten. Daalt de spanning op de basis van T l t o t onder 0,6 V dan loopt er geen basis- en kollektorstroom meer; de LED gaat uit. D3 geeft dus aan of de spanning over de meetweerstand hoger is dan de spanning die met PI is ingesteld, dus of de lichtsterkte groter is dan wat de schaal bij PI aangeeft. Omgekeerd zal bij een te lage lichtintensiteit, als de potmeter teruggedraaid

moet worden voor een juiste instelling, de andere LED {D4) oplichten (figuur 7). Als T l spert kan er namelijk een basisstroompje door T2 lopen via R i l , D3 en R12. Deze stroom is te zwak om D3 op te doen lichten maar hij is groot genoeg om T2 in geleiding te brengen. De kollektorstroom van T2 zal D4 laten branden. De weerstand van 680 SI zorgt ervoor dat de stroom door de LED's niet te groot w o r d t . Omdat de LED's toch afwisselend branden kunnen ze samen met één voorschakelweerstand doen. De schakeling is zodanig gedimensioneerd dat als de burg in evenwicht is beide LED's zwak oplichten. PI moet dus verdraaid worden tot dit het geval is. Er blijven in het schakelschema twee details over die we nog moeten verklaren. C l , de kondensator aan de plus-ingang van de opamp, zorgt voor het afvlakken van kleine spanningsvariaties die het gevolg zijn van een wisselende lichtintensiteit. Dat heb je namelijk bij kunstlicht, lampen die uit het 50 Hz wisselstroomnet worden gevoed. Deze lam-

pen knipperen met een frekwentie van 100 Hz. R8 en de zenerdiode 0 2 brengen de batterijspanning omlaag t o t een stabiele waarde van 5,6 V. Dat is nodig om ervoor te zorgen dat de opamp goed b l i j f t werken. De verschilspanning op de ingangen mag namelijk niet te groot worden en ook mogen de ingangsspanningen niet te dicht bij de voedingsspanning komen.

Opbouw De hele schakeling past op een experimenteerprintje v a n 4 0 m m X 1 0 0 m m (Elexprintformaat 1). De manier waarop de diverse onderdelen opgesteld moeten worden is te zien in figuur 9. De montage zal weinig problemen opleveren, maar let wel goed op de polariteit van D2, D3 en D4. Dat geldt natuurlijk ook voor de fotodiode D l . In figuur 4 is D l getekend zoals hij er in werkelijkheid uit ziet met daarbij aangegeven wat de anode- en wat de katodeaansluiting is. Omdat de bovenkant van de fotodiode rechtstreeks door het te meten licht beschenen moet worden zal h i j , als de schakeling in een kastje wordt

BC 547

03

D4|

VT2 R12

1

^ 1 BC 547

83681X-7

ondergebracht, niet op de print gemonteerd worden. Het beste kan hij op een apart stukje gaatjesprint gesoldeerd worden. Dat geheel w o r d t dan voor een opening in het kastje vastgezet. De verbinding tussen de fotodiode en de rest van de schakeling w o r d t gemaakt met twee stukjes draad. Verder is het belangrijk dat IC1 goed geplaatst wordt. Aansluitpen 1 moet aan de kant van R6 zitten. Er zijn nog meer onderdelen die niet op de print zelf gemonteerd worden. Zo kunnen de LED's D3 en D4 een plaatsje krijgen in de bovenkant van het kastje zodat ze voor de gebruiker goed zichtbaar zijn. Dat geldt ook voor de schakelaars SI en S2 en potmeter P I . Hoe het er dan allemaal uitziet als de hele zaak is ingebouwd is te zien in figuur 10. Nog wat over SI en S2. Om te meten moet SI ingedrukt worden en net zo lang

worden vastgehouden t o t de meting beëindigd is. Het gaat eenvoudiger als voor S2 in plaats van een schakelaar met één moederkontakt en 4 standen een schakelaar w o r d t genomen met twéé moederkontakten en vijf standen. S I kan dan komen te vervallen. Het inschakelen van de voeding w o r d t door S2 overgenomen, dus bij de knop komen de vier meetbereiken te staan en een vijfde stand waarbij de schakeling uit staat (figuur 11). Het prototype is overigens met zo'n gekombineerde schakelaar uitgevoerd zodat op de f o t o aan het begin van d i t artikel S I nergens te vinden is. Dan ook nog een opmerking over fotodiode BPW34. Deze is ook gevoelig voor onzichtbaar infrarood licht. Dat betekent dat als je bijvoorbeeld bij zonsondergang gaat meten er een meetfout w o r d t gemaakt. Omdat er dan in verhouding meer infrarood licht de aarde be-

reikt zal er een grotere intensiteit van zichtbaar licht gemeten worden dan er in werkelijkheid is. Wie d i t , de lage aanschafprijs in aanmerking genomen (2 a 3 gulden) op de koop toe neemt, moet hiermee rekening houden. Maar je k u n t ook fotodiode BPW21 gebruiken. Deze filtert het infrarood licht eruit en maakt de meting in het genoemde geval betrouwbaarder. Helaas bedraagt de prijs van een BPW21 meer dan 10 gulden en hij is om en nabij de tien keer ongevoeliger. Daarom moeten de meetweerstanden met een faktor 10 verhoogd worden: R1 = 12 Mü,, R 2 = 1,5 Mi2, R 3 = 1 8 0 k i 2 e n R4 =

22kr2. De afregel ing Voor de afregeling w o r d t gebruik gemaakt van een " e c h t e " belichtingsmeter die wellicht bij een (amateurjfotograaf geleend kan worden. In de fotografie

onderdelenlijst belichtingsmeter tl)

R1 =

^,2Mn

R 2 = 150 k ï i R3 = 1 8 k n R4,R10= 2 , 2 k ï i

R5 = 3,9 kJ2 Figuur 8. Met R8 en een zenerdiode wordt de batterijspanning gestabiliseerd op een lagere waarde. Figuur 9. De komponentenopstelling op een Elex-print, formaat 1. De beide LED's D3 en D4, potmeter P I , lichtdiode D1 en schakelaar S2 komen in de regel niet op de print zelf.

8

R8

•[39001

ï

ZD 5,6 V

9V

(+)

R6,R9,R12= l O k ï i R 7 = 10 M n R8 = 390 n R i l = 680 n PI = 1 ka, lineair P 2 = 10 k n , instel Cl = 2 2 0 n F D l = BPW34 (evt. BPW21) D2 = 5,6 V / 4 0 0 mW zener D3,D4 = LED T1,T2 = BC547B IC1 = C A 3 1 4 0 diversen 51 = momentschakelaar, maakkontakt 52 = standenschakelaar 1 X 4 (evt. 2 x 5 , zie tekst en figuur 11) 9 V batterij + bevestigingsbeugel 1 IC voetje, 8-polig

O

'•/^^•'^

<;oi

Dó

nJ. I -» - ' T >0 o ^ __J jl—o

IDO o no o DO

9

O|FIS

1-1

,—!=—' I o

|FII |Fia

I

|FI3 I

O——[RJ

o o

w o r d t de lichtsterkte aangegeven door een bepaalde lichtwaarde ( L w ) . I n d e tabel kun je zien welke lichtwaarden er gelden onder bepaalde omstandigheden. Het afregelen gebeurt als volgt: door vergelijkingsmetingen w o r d t instelpotmeter P2 zodanig ingesteld dat potmeter PI over zijn heledraaiweg (270°) vier lichtwaarden bestrijkt (O . . . 3). Dat is alles. De waarden O . . . 3 worden op een schaal geschreven bij P I . S2 w o r d t eveneens voorzien van een schaal met grondlichtwaarden. Stand A k o m t overeen met een lichtwaarde van 3, stand B met één van 6, stand C met 9 en stand D met een waarde van 12. Het gebruik van de belichtingsmeter is erg eenvoudig. Eerst w o r d t S2 op stand D, een grondlichtwaarde van 12 gezet. Dit stemt overeen met een zeer lichte omgeving. Potmeter PI moet nu verdraaid worden t o t beide LED's even fel branden. De bij deze stand behorende lichtwaarde (een getal tussen nul en drie) moet bij de grondwaarde die met S2 was ingesteld opgeteld worden. Blijft over het hele draaibereik van PI maar één LED branden, dan is de werkelijke lichtwaarde lager dan de ingestelde grondlichtwaarde. Stel met S2 een gevoeliger meetbereik in waar een lagere grondlichtwaarde bij hoort en herhaal de procedure. Is de lichtwaarde eenmaal gemeten, dan moet het fototoestel nog ingesteld worden zodat met het betreffende omgevingslicht een goede belichting van de f i l m w o r d t verkregen. In de tabel staat het verband tussen lichtwaarde en de diafragmainstelling van het fototoestel bij het gebruik van een f i l m met een gevoeligheid van 21 DIN en een sluitertijd van 1/60 sekonde. Wil

je een kortere sluitertijd en onder de zelfde lichtomstandigheden toch een goede belichting, dan moet het diafragma verder open worden gezet (daar hoort dan een kleiner diafragmagetal bij). Voor elke stap die de sluitertijd korter w o r d t , moet de diafragmaopening één " s t o p " groter gemaakt worden. Een paar voorbeelden: gaan we uit van een lichtwaarde van 13 en maken we de sluitertijd 1/125 sekonde in plaats van 1/60 sekonde dan w o r d t het diafragmagetal 8. Bij een langere sluitertijd, bijvoorbeeld 1/30 sekonde, moet de diafragma-opening kleiner, dus het diafragmagetal groter worden, namelijk 16. Ook als er een film gebruikt w o r d t met een andere gevoeligheid klopt de tabel niet meer. Dit kunnen we korrigeren door de lichtwaarde in de tabel te verhogen of te verlagen:

10

Figuur 10. Zo kan alles, heel kompakt, in een kastje ondergebracht worden. De fotodiode Is op een apart stukje gaatjesprint gemonteerd, helemaal rechts op de foto.

15 18 21 24 27

Figuur 11. De bediening van de belichtingsmeter kan vereenvoudigd worden als SI gekombjneerd wordt met S2. Gebruik dan een 5-standen schakelaar met twee moederkontakten. Oe vijfde stand wordt de uitstand.

Tabel

filmgevoeligheid 21 DIN, sluitertijd 1/60 s lichtwaarde

verlichtingssterkte (lux)

diafragma

9

1400

2,8

10 11

2800 5500

4 5,6

12

11000

8

13 14 15

22000 44000 88000

11 16 22

winterdag in december bij bedekte hemel (900 . . . 2000 lx) winterdag in december bij onbewolkte hemel (tot ca. 9000 lx) zomerdag in juni, bewolkt (4000 . . . 20.000 lx) zomerdag in juni, helder weer en zonneschijn (tot ca. 100.000 lx)

DIN DIN DIN DIN DIN

= = = = =

Lw-2 Lw- 1 Lw Lw-H Lw-^2

Figuur 1 . Een stevige kast van staalplaat geeft de dekadebank een professioneel aanzien. De overzichtelijke frontplaat vereenvoudigt de bediening. Figuur 2. Het inwendige bestaat uit 50 weerstanden opgedeeld in vijf groepen. Met de schakelaars kunnen de vijf dekades op de gewenste weerstandswaarde Ingesteld worden.

weerstandsdekade mef vijf ^rappen Erg geraffineerd is de schakeling van de weerstandsdekade niet, maar ze is wel bijzonder praktisch. Voor experimenten, proefschakelingen, afregelwerkzaamheden en nog veel meer kan de weerstandswaarde tussen 10 r i en meer dan 1 M f i ingesteld worden. De schakeling is te zien in figuur 2: het gaat hier om een serieschakeling van 50 weerstanden. Karakteristiek van de serieschakeling is dat de afzonderlijke weerstandswaarden opgeteld worden. Een reeks van 5 weerstanden R1 . . . R5, weergegeven in figuur 3, heeft een totale weerstand van:

10 X 100 k/1%

Rt

R1 -H R2-t^ R3 -^ R4-I- R5

De totale weerstand ligt tussen de twee buitenste aansluitbussen (A en F). De weerstand tussen twee andere bussen, bijvoorbeeld B en D, is de som van de ingesloten weerstanden, in dit geval R2 en R3: R ( B - D ) = R2-H R3 De 50 weerstanden van de dekade zijn opgedeeld in vijf groepen van elk 10 dezelfde weerstanden, ledere groep heefteen 10-standen schakelaar waarmee men kan bepalen hoeveel van de tien weer-

standen in de serieschakeling betrokken worden. Met de schakelaar voor de 1 kfZ weerstanden kan een waarde tussen O en 10 k f i ingesteld worden. Van groep t o t groep t o t vertienvoudigen zich de weerstandswaarden (vandaar de naam dekade). De totaalweerstand van het hele apparaaat (tussen de beide buitenste bussen) kan trap voor trap met de vijf schakelaars ingesteld worden. Omdat tussen de groepen ook aansluitbussen zitten is het eveneens mogelijk een gedeelte van de weerstandsdekade te gebruiken of een spanningsdeler te maken.

l O x 100SJ/1%

Alle vijf trappen gelijktijdig gebruiken is trouwens niet zinvol. Stel dat we goede weerstanden gebruiken die maximaal 1% van hun nominale waarde af kunnen wijken. De mogelijke f o u t is dan even groot als de maximale weerstandswaarde die met de schakelaar twee groepen verder naar rechts wordt ingesteld. Neem aan dat de Schakelaars bijvoorbeeld zijn ingesteld volgens de cijfervolgorde 51381 (513810 n ) . De f o u t i n d e 100 k ^ groep (helemaal links in figuur 2) is 5 kJ7 ( 1 % van de ingestelde 500 kS2). Het doet er dus niet zoveel toe hoe de laatste twee dekades, de 100S2 groep en de 10 fi groep, zijn ingesteld. Ondanks het feit dat het niet zinvol is meer dan drie

groepen tegelijkertijd te gebruiken bestaat de weerstandsbank uit vijf groepen, zodat je het hele weerstandsbereik, van hoog t o t laag, t o t je beschikking hebt.

Bouwbeschrijving De opbouw van de dekadebank vraagt wat soldeerwerk. Vijftig weerstanden moeten aan de soldeerogen van de schakelaars gesoldeerd worden (figuur 4 en 6). In verband met de tolerantie kunnen het beste 1%-metaalfilmweerstanden gebruikt worden. Het gaat natuurlijk ook wel met gewone koolweerstanden die 5% tolerantie hebben, maar het is de vraag of het prijsverschil van een gulden of vijf voor alle vijftig weer-

©

®

©

standen opweegt tegen het offer aan nauwkeurigheid. Nadat de weerstanden aan de schakelaars zijn gesoldeerd kunnen schakelaars en aansluitbussen in een kastje gemonteerd en onderling met montagedraad met elkaar verbonden worden.

Gebruik Als de dekadebank als instelbare weerstand, als superpotmeter gebruikt w o r d t , dan is het zinvol om niet meer dan drie achtereenvolgende trappen tegelijk te gebruiken, zoals al is uitgelegd. De twee niet gebruikte knoppen worden op O gezet, of je steekt je stekkers in de bussen meteen voor en achter de gebruikte groepen. Goede diensten levert de

0

©

©

83659X-3

dekadebank ook als tiendeler. Daarvoor stellen we de cijfervolgorde 9,9,9,9,10 in. Op die wijze krijgen we een deler volgens het schema in figuur 5. De onderste vier weerstanden in dit schema hebben een totaalweerstand van 100 k f i . Deze 100 k^ en de 900 kD, van de bovenste weerstand vormen een 10 : 1 deler die de ingangsspanning door 10 deelt. De op één na bovenste weerstand, die van 90 kÜ,, vormt echter met de drie daaronder liggende weerstanden wéér een tiendeler, dus bij elke trap wordt er verder gedeeld. Na vier trappen is er dus vier maal door tien gedeeld zodat we het 1/10.000 deel van de ingangsspanning over houden. De maximale onnauwkeurig-

heid in deze deelfaktor is, uitgaande van 1%-weerstanden, ongeveer 2%. Met deze schakelingen kunnen zeer kleine spanningen gemaakt worden. 4,5 V (een platte batterij) kan gereduceerd worden t o t 450 juV (1 mikrovolt,^(V, is een miljoenste volt). Draaien we de schakelaar in de 10 n groep in stand 1 zodat de onderste weerstand in figuur 5 10 f i w o r d t in plaats van 100 i2, dan krijgen we zelfs een 1 : 100 deler. Weliswaar klopt de deelverhouding niet helemaal precies, hij is 999910^2 tegen 10S2, maar de f o u t van slechts 0,01% speelt geen rol. Een batterijspanning van 4,5 V w o r d t nu gereduceerd t o t 45 ixy.

Figuur 3. Het principeschema van de weerstandsdekade. De waarden van de vijf weerstanden worden bepaald door de stand van de schakelaars.

Figuur 5. De dekadebank als tiendeler. De ingangsspanning wordt zo maximaal vier maal door tien gedeeld.

Figuur 4. Om te voorkomen dat de schakeling ontaardt in een draad-jungle worden de weerstanden rechtstreeks aan de schakelaars gesoldeerd.

Figuur 6. Het handigste is het om de weerstanden aan de schakelaars te solderen voordat de schakelaars in de kast gemonteerd worden.

totale weerstand 1 M£l

rO-

-o -o — "v^

100

-o — v_y 10 oc

•a-

-o

zelfdenkend pa

mmm^^^ÊÊÊÊmiÊÊÊm^m

Parkeerlichten behoren vandaag de dag t o t de standaarduitrusting van veel auto's. Bij de meeste merken is de schakelaar van de parkeerlichten heel vernuftig met de schakelaar van de richtingaanwijzer gekombineerd. Zodra het kontakt wordt uitgezet zal, afhankelijk van de stand van de richtingaanwijzer, het linkerof rechter parkeerlicht gaan

branden (of geen van beide natuurlijk). In de regel is het zo dat voor het parkeerlicht geen extra lampje is aangebracht. Men gebruikt gewoon de aanwezige auto-lampen. Zo worden aan de voorzijde van de auto de stadslichten en aan de achterzijde de achterlichten als parkeerlichten gebruikt. Tot zover alles prima dus.

De hele geschiedenis heeft echter een nadeel: de parkeerlichten moeten door de bestuurder worden aangezet. Maar al te vaak wordt dat vergeten, zodat de hele installatie dan natuurlijk helemaal geen nut meer heeft. De techniek staat echter voor niets, zodat ook hiervoor een oplossing is: een stukje elektronica dat de parkeerlichten automa-

tisch inschakelt wanneer de duisternis invalt. Dat de schakeling ze ook weer uitschakelt zodra het weer licht wordt, spreekt natuurlijk vanzelf.

De schakeling De schakeling in figuur 1 werkt volgens het Schmitttriggerprincipe. Bij een be-

©I

BC 161

SI.

12 V

-©

I

BC547B I

Figuur 1 . De komplete schakeling bestaat uit slechts enkele komponenten. Diode D3 onderdrukt induktiespanningen die bij het uitschakelen van het relais optreden.

®^ I

La1

La2

Lal . . . La4 max. 12 V/1 A (12 W)

8368BX-1

12V

spanning op punt 1

9,5V

m

spanning over relais

tl'

paald spanningsnivo aan de ingang (deze wordt door de LDR R7 gevormd) wordt het relais (Re1) in- of uitgeschakeld. Het principe van een Schmitt-trigger is in wezen eenvoudig. Figuur 2 toont de werking ervan in getekende vorm. De stijgende spanning aan de ingang van de Schmitt-trigger bereikt op het tijdstip t l de bovenste schakeldrempel U2. De uitgang van de Schmitt-trigger wordt daardoor geaktiveerd en blijft dat t o t de ingangsspanning onder de onderste schakeldrempel ( U I ) is gedaald. De beide schakeldrempels reageren dus, zoals ook in f i guur 2 te zien is, op verschillende spanningswaarden. Het spanningsverschil tussen deze twee spanningen is de zogenaamde hysteresisspanning ( U H ) . Gewoonlijk probeert men bij schakelingen waarin Schmitt-triggers worden geb r u i k t , de hysteresisspanning zo klein mogelijk te houden. Bij onze schakeling willen we dat juist niet. De schakeldrempel wordt zo ingesteld dat bij invallende duisternis de parkeerlichten worden ingeschakeld. De schakeling " w e e t " dat het

donker wordt door middel van R7. Deze LDR (afkorting van Light Dependent Resistor) is namelijk een licht-afhankelijke weerstand. Met andere woorden, zijn weerstandswaarde verandert naarmate het omgevingslicht varieert. Als het donker is heeft de LDR (afhankelijk van het type) een weerstand van 1 M f i of hoger. Onder een felle lamp of bij daglicht daalt de weerstand ervan t o t tussen de 75 en 300

Figuur 2. Een Schmitt-trigger reageert op een bepaald spanningsnivo aan zijn ingang. Figuur 3. Het relais schakelt vertraagd in en uit, zodat kortstondige lichtvariaties geen invloed hebben.

ohm. Overdag is de LDR dus laagohmig waardoor natuurlijk ook de spanningsval relatief klein is. Voor transistor T l betekent dit dat hij moet sperren, wat hij dan ook doet. Ook de PNP-transistor T2 spert, zodat over het relais (via R2) een spanning van slechts enkele tienden volts staat. Dat is te weinig om de relaiskontakten te laten sluiten en daarmee de parkeerlichten in te schakelen. Er gebeurt dus niets. Als het

t2'

donker begint te worden, stijgt de weerstandswaarde van de LDR. Kondensator C l wordt geladen. Zodra de spanning over deze kondensator gelijk is aan de basisemitter-spanning van T l (0,6 . . . 0,7 V) gaat de laatste in geleiding. Het spanningsnivo op de basis van T2 daalt, waardoor ook deze " t o r " (in het vakjargon ingeburgerde kreet voor transistor) gaat geleiden. Het relais krijgt nu wel voldoende voedingsspanning en kan dus

kontakt Rel sluiten. De parkeerlichten branden . . . In het ochtendgloren verloopt het zojuist beschreven proces precies in de omgekeerde volgorde: R7 wordt laag-ohmig, C l ontlaadt via R3, PI en de LDR tot onder de BE-spanning van T l , T l en T2 sperren en schakelen zo de voedingsspanning voor het relais uit. Het relais "valt a f " (kontakten gaan open) en de parkeerlichten doven. In figuur 3 wordt het tijdsverloop weergegeven. Als op tijdstip t l de LDR hoogohmig wordt, dan stijgt de spanning op punt 1 (figuur 1) van 3 naar 9,5 V. De voedingsspanning voor het relais wordt echter pas wat later ( C l moet eerst nog opgeladen worden) op het tijdstip t l ' ingeschakeld. Als op het tijdstip t 2 weer voldoende licht op R7 valt, daalt de spanning op punt 1. De transistoren T l en T2 sperren echter pas nadat kondensator C l ontladen is: op

tijdstip t 2 ' . De tijdsduur van het ontladen, en daarmee de tijdsvertraging, kan binnen bepaalde grenzen met instelpotmeter PI worden ingesteld. Waarom is zo'n vertraging eigenlijk nodig? N o u , gewoon om te vermijden dat de parkeerlichten op een verkeerd moment in of uit worden geschakeld. Dat zou bijvoorbeeld kunnen gebeuren door een voorbijganger die de LDR even van het licht zou afschermen. De schakeling " d e n k t " dan dat de nacht invalt en schakelt prompt de parkeerlichten in. 's Nachts is het net omgekeerd: de LDR " z i e t " de lichten van de voorbij rijdende auto's, interpreteert dat als daglicht en schakelt onmiddellijk de parkeerlichten uit!

De opbouw De in figuur 4 getoonde komponentenopstelling be-

Figuur 4. De opstelling van de komponenten. Zelfs het relais vindt nog een plaatsje op de print. Figuur 5. Ook andere toepassingen zijn mogelijk, bijvoorbeeld als zelfdenkende buitenverlichting.

-©

Ondelenlijst voor het zelfdenkend parkeerlicht, R1 = l O k n R2 = 4,7 kf2 R3, R4= 1 M n R5, R6= 1 kn R7 = LDR PI = 10 k n instelpotmeter

aaow

Cl = 1 0 M F / 1 6 V

Dl = 1N4001 Tl = BC547B T2 = BC 161 Diversen: Rel = V23027- A0002 A101 1 X print (nummer 1) 1 X schakelaar (aan/uiti

?h—® ®;

83685X-4

vat alle informatie die voor de opbouw nodig is. De onderdelen die rechts van de stippellijn (figuur 1) zijn getekend worden niet op de print aangebracht. Schakelaar SI kan het beste aan de binnenzijde van het voertuig worden gemonteerd, bijvoorbeeld in de buurt van de (in het.schema met S2 aangegeven) reeds aanwezige parkeerlichtschakelaar. De lampjes Lal t o t en met La4 zijn de parkeerlichten van de auto. Welk lampenpaar met de schakeling wordt verbonden moet iedereen voor zichzelf uitmaken. Het meest verstandige is natuurlijk parkeerlichten aan de zijde van de bestuurder. Het in de onderdelenlijst opgegeven relais is een zogeheten printrelais van bijvoorbeeld Siemens. Wie niet het opgegeven type kan krijgen, kan ook een ander relais gebruiken. Het is dan echter heel goed mogelijk dat deze niet op de print past. In ieder geval met het relais aan de volgende specifikaties voldoen: voedingsspanning 12 V , spoelstroom 36 mA, spoelweerstand 330 ^. De relaiskontakten moeten minstens een stroom van 5 A kunnen schakelen. Wie geen auto heeft o m hem met een zelfdenkend parkeerlicht uit te rusten, kan de schakeling ook voor andere toepassingen gebruiken. Een voorbeeld is in figuur 5 aangegeven. Hier schakelt het relais een op het lichtnet aangesloten lamp (bijvoorbeeld buitenverlichting) 's avonds aan en 's morgens uit. Natuurlijk moet in dit geval de schakeling uit een aparte voeding worden gevoed. Het zelfdenkende parkeerlicht wordt gewoon ergens op het boordnet van de auto aangesloten.

(s^^iJÊi

goa^jesprirt breken en de goedkoopste drcx3dbruggen

Veel Elex-schakelingen zijn zo klein en eenvoudig dat ze niet het totale oppervlak van de kleinste, 40 X 100 mm metende Elex-print in beslag nemen. Het overblijvende stuk printmateriaal leent zich uitstekend voor kleinere ex perimenten en probeersels. Dit stuk kan afgezaagd worden of, nog eenvoudiger: langs een gaatjesrij afgebroken worden. Daarvoor leg je de print, koperzijde naar beneden, precies met de betreffende gaatjesrij op een scherpe rand {balkje, tafelrand). Met de handpalm kan het overstekende gedeelte naar beneden gedrukt en afgebroken worden (zie foto). De ruwe breuklijn kan nu

nog wat met een vijl bijgewerkt worden. Ook is het zo mogelijk de print in de lengterichting te breken, maar dan verdient het aanbeveling om de gatenrij met een kniptangetje iets in te kepen. Bij het afbreken wordt aan de kant van de inkeping iets harder gedrukt. Op die plaats begint dan de breuk en loopt vanzelf door naar de andere kant. Ondertussen is ook de goedkoopste kant-en-klaar draadbrug ontdekt. Peter, één van onze printspecialisten, kwam op het idee hiervoor een koperen nietje te gebruiken. Dit overbrugt precies de afstand tussen zes gaatjes (12,7 mm) en is gemakkelijk te solderen.

DIGI-fad

Ao—Q

&JO—o'

t^ Ao—Q

Ao—\^^0—Of

>i%D—o'

lessen in enen en nullen

AB

A.B O

deel 3: nog meer poortschakelingen De vorige maand leerden we de NEN- en de NOF-poort kennen. Deze poorten kun je maken door een inverter achter een EN-poort, respektievelijk OF-poort te zetten. NEN is de logische ontkenning van EN, NOF de logische ontkenning van OF. Logische ontkenning k o m t neer op het verwisselen van " O " en " 1 " .

1

J BO—'

& V>—OAB

A

B

EN A . B

NEN A . B

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

1 1 1 0

A+B

A.B O

Het is mogelijk om een OF-poort te maken die uitsluitend uit NEN-poorten bestaat (net als trouwens een EN-poort, , die uit NOF-poorten is opgebouwd). Hoe zit dat? Laten we maar eens de N E N - en OF-waarheidstabellen naast elkaar zetten: Tabel 1.

In figuur 1 staat een NEN-poort met de bijbehorende waarheidstabel. Een " 1 " duidt op een spanning van +5 volt, een " O " op een spanning van O volt. Op de Digi-trainerprint levert een draadverbinding tussen een poortingang en de +5 volt-rail (met 18 soldeerpennen) een ingangs-"!" op, met een draadverbinding met de O V-rail (eveneens 18 soldeerpennen) krijg je een ingangs-"0". In figuur 2 is een NOF-poort, met waarheidstabel, te zien.

A

B

NEN A . B

OF A-^ B

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 0

0 1 1 1

De verschillen tussen NEN en OF treden op als A en B allebei "O" zijn of allebei "1". Als we nou eens A en B op zijn kop zetten, dus inverteren? En zie: Tabel 2. OF

A

B

OF A•^ B

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

NOF A+ B 1 0 0 0

Logische informatie is pas echt interessant als er konkrete informatie aan wordt toegekend. In de zin: "Meneer OUT gaat met de fiets naar zijn werk als het regent noch stormt" (dus als het niet regent EN niet stormt) zit een NOF-funktie verborgen. Stel poortingang A is "^" bij storm en " O " bij een voor meneer OUT verwaarloosbare windkracht. Stel poortingang B is " 1 " bij regen, en dus " O " bij een voor meneer O U T akseptabel lage vochtigheidsgraad van de lucht. De uitgang van de NOF-poort laat zien of er gefietst wordt ("1") of niet ("O").

A

B

A

B

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 0 0

1 0 1 0

A . B = A-I- B 0 1 1 1

De bijbehorende schakeling is erg simpel:

" ^ ^

A+B

^ ^ ^ L8

indikatie

A

Bepaalde (kombinaties van) hoofdletters en cijfers in figuur 4 en toekomstige illustraties hebben betrekking op aansluitingen op de Digi-trainerprint. Uiteraard mag ook

gekozen worden voor andere NEN-poorten of een andere indikatie-ingang. Probeer nu zelf eens hoe je een EN-poort uit NOF-poorten kunt samenstellen. Oplossing in de volgende Elex. Maar wat is eigenlijk het nut van een uit drie poorten opgebouwde OF-poort als het ook met één poort gaat? Het nut is dat zo af en toe een IC kan worden uitgespaard. In het gebruikte type NEN-IC zitten vier NEN-poorten. Stel er is één NEN-poort en één OF-poort nodig. Je redt het dan precies met één NEN-IC. Tijd voor een nieuwe logische funktie. De EXOF-funktie, afkorting van EXklusief OF (Engels: EXOR, van EXclusive OR). EXOF is een volle neef van OF, met d i t verschil dat EXOF alleen maar reageert op kwa logisch nivo onderling tegengestelde ingangen: Tabel 3. EXOF A

B

0 0 1 1

0 1 0 1

A ^ B = A • B-H A

6

0 1 1 0

8

De bovenste uitgang (die aan indikatie-ingang D ligt) is " 1 " als A " O " is en B " 1 " . De onderste uitgang (doorverbonden met indikatie-ingang E) is " 1 " als A " 1 " is en B " O " . Deze twee uitgangen worden met een OF-poort gekombineerd. Voor die OF-poort gaan we uit van figuur 4. Plak figuur 4 achter aan figuur 8 vast en het blijkt dat op twee plaatsen twee inverters achter elkaar staan geschakeld. Nu is twee keer inverteren hetzelfde als niet inverteren (NIET N I E T = niets). Er komen derhalve vier inverters (NEN-poorten) te vervallen:

Het kost wat meer moeite dan vroeger om een bijpassende schakeling te vinden. Bekijk de tweede regel van tabel 3 goed. De volgende schakeling voldoet aan deze regel:

BO

Immers, de uitgang is " 1 " indien A " O " is en B " 1 " . Een vertaling van figuur 5 in poorten van de Digi-trainerprint levert de volgende schakeling op:

De derde regel van tabel 3 gaat net zo, alleen moeten nu A en B worden verwisseld:

="iiï>^' De deelschakelingen (figuren 6 en 7) hebben dezelfde ingangen A en B. Vandaar twee draadverbindingen erbij:

Indien figuur 9 w o r d t opgebouwd met NOF-poorten, ontstaat de zogenaamde EXNOF-funktie (EXklusief NOF). Deze funktie . . . hé wacht even, zoek dat zélf nou eens u i t !

10

V l£

Tabel 4. A

B

0 0 1 1

0 1 0 1

7

Er is in figuur 10 één NEN-poort als inverter gebruikt omdat er op de Digi-trainerprint maar vier NOF-poorten zitten. Lees volgende maand of u het goed heeft uitgezocht.

multi-dimensionele Figuur 1 . De schakeling vraagt weinig ruimte, een klein kunststoffen kastje biedt al genoeg ruimte. Figuur 2. Met twee vtjf-standenschakelaars kan het geluidsbeeld i n alle vier de richtingen verplaatst worden. Figuur 3. Hoewel het er misschien op l i j k t door de typische vorm gaat het hier niet o m een brugschakeijng. Eigenlijk zijn het vier spanningsdelers, twee aan twee mechanisch gekoppeld.

/

N

m

L^<S||>iR

V

o

Dat stereo autoradio's en -cassetterecorders zich op een toenemende belangstelling mogen verheugen is niet het laatst te danken aan het feit dat het stereoeffekt in de relatief kleine ruimte van een auto erg sterk t o t uitdrukking k o m t . Vaak bouwen autohifi-liefhebbers twee paar luidsprekers in, één paar in de voorportieren en één paar op de hoedenplank. De geringe afstand tussen luidsprekers en luisteraars geeft echter ook problemen: de geluidssterkte is zeer plaatsafhankelijk. Hoewel een installatie met vier luidsprekers nauwelijks zó is af te stellen dat het voor iedereen perfekt is, kun je toch wel iets bedenken waarmee de geluidssterkte zich voor iedereen zo optimaal mogelijk laat instellen. Onze multi-dimensionele balansregelaar, in de autoshops w o r d t hij ook wel "panoramaregelaar" genoemd, heeft twee vijfstanden-schakelaars. Met de linker schakelaar kan het

geluidsbeeld naar links of naar rechts verschoven worden en met de rechter schakelaar naar voren of naar achteren. Het schakelschema (figuur 3) laat zien hoe eenvoudig de opzet eigenlijk is. Er zijn 16 weerstanden nodig en twee vijf-standen-schakelaars. Kosten, zonder kastje: een gulden of vijftien. Hoewel de zestien weerstanden in het vierkant zijn geschakeld is dit geen brugschakeling. Voor een beter begrip van de werking hebben we één van de zijden van het vierkant iets anders getekend in figuur 4. Het potmetersymbool staat voor de schakelaar S l a in verbinding met de vier serieweerstanden R1 t / m R4. De beide luidsprekerstromen lopen elk door een deel van de potmeter naar massa, ledere potmeter-deel weerstand reduceert de stroom door de luidspreker, dus de geluidssterkte. fEen weerstand doet bij wisselstroom precies hetzelfde als bij gelijkstroom: weerstand bieden

^Ö

racnter b

09

Mh vivlPiA

J

balansregelaar en de stroom reduceren. Muziek- en spraaksignalen, zoals die voorkomen in geluidsapparatuur, zijn wisselstromen.) Bij het veranderen van de potmeterstand veranderen de beide deelweerstanden: de ene wordt groter en de andere w o r d t kleiner. Het geluid uit de ene luidspreker zal harder en dat uit de andere zal zachter worden. De potmeter werkt eigenlijk als twee tegengesteld werkende volumeregelaars. De drie andere schakelaar-weerstanden-kombinaties werken op dezelfde manier. S i b , de tweede kontaktenreeks van S I , is voor het veranderen van de voor-achter-verhouding van de rechter luidsprekers, de twee kontaktenreeksen van S2 zijn voor het instellen van de links-rechtsbalans.

Belastbaarheid Helaas moet er voor het regelkomfort ook iets geofferd worden (niets voor niets): in de weerstanden wordt een deel van het versterkervermogen in warmte omgezet. De meeste auto-geluidsinstallaties leveren echter een dusdanig vermogen dat dit geen probleem zal vormen. Evenwel moeten de weerstanden van een zodanig kaliber zijn, dat ze niet door zullen branden. Voor installaties t o t 10 W zijn koolweerstanden met een belastbaarheid van 1 W toereikend. Puur teoretisch is het versterkervermogen groot genoeg om deze weerstanden toch nog op te stoken tot een droef einde, maar in praktijk w o r d t het volle vermogen slechts zelden, en dan alleen nog maar kortstondig geleverd. Voor overbelasting van de weer-

standen is daarom niet te vrezen. Voor zwaardere autoeindversterkers kunnen 2 W weerstanden gebruikt worden. Het gebruik van deze regeling hoeft trouwens niet beperkt te blijven t o t de auto. Als weerstanden met een nóg hogere belastbaarheid gebruikt worden, kan zij ook toegepast worden bij " n o r m a l e " hifiinstallaties. De weerstanden op de hoeken: R 1 , R4, R5, R8, R9, R12, R 1 3 e n R16 worden types van 10 W, voor de acht overblijvende weerstanden kunnen 5 W types gebruikt worden. In alle gevallen hebben alle weerstanden dezelfde weerstandswaarde, namelijk 4,7 n.

Figuur 4. Een kwart van de totale schakeling. De potmeter (getekend in plaats van R1 . . . R4 en Sla) werkt als twee tegengesteld werkende volumeregelaars. Figuur 5. Alles kompakt ingebouwd. Met kontaktlippen en boutjes worden de vijf aansluitpunten naar buiten gevoerd. Figuur 6. De weerstanden worden rechtstreeks op de schakelaar gesoldeerd.

Aansluiten

Opbouw De f o t o in figuur 5 t o o n t hoe het prototype opgebouwd is. Alle weerstanden zijn direkt aan de soldeerogen van de schakelaar gesoldeerd (figuur 6). Een print is daarom niet nodig en ook de bedrading wordt t o t een minimum beperkt. Het gebruik van miniatuur draaischakelaars, zoals wij dat in het prototype hebben gedaan, is af te raden omdat de soldeerogen erg dicht op elkaar staan en het solderen t o t een crime wordt. De vijf aansluitingen, vier naar de luidsprekers en de

massa-aansluiting, worden met kontaktlippen uitgevoerd (bijvoorbeeld van AMP). Deze kunnen met kleine boutjes (MS) op de zijkant van het kunststoffen(!) kastje vastgezet worden. Deze boutjes zijn tevens de elektrische doorvoer naar binnen. Onderde moertjes komen soldeeroogjes en met montagedraad worden de verbindingen met weerstand sgroepen en schakelaars gemaakt.

83657 3

De gemonteerde schakeling en vier luidsprekers worden aangesloten volgens het schema van figuur 3. Als S2 in de uiterste linker of rechter stand staat, staan twee luidsprekers van één kanaal parallel. Omdat beide luidsprekers een impedantie hebben van 4 Q, vormen ze een belasting van 2 i2. Voor de meeste autoradio's zal dit een te zware opgave zijn. S2 zal niet in de uiterste stand gezet mogen worden maar veiliger is het o m , in serie met elke luidspreker, een weerstand van 3,9 i2 op te nemen. Luidspreker en serieweerstand vormen dan een impedantie van nagenoeg 8 J2 zodat, als S2 in een uiterste stand staat, de belastingsimpedantie niet minder dan 4 S2 zal zijn.

Flitsmeter Amateurfotografen die in het bezit zijn van een " P r o f i s i x " belichtingsmeter, kunnen die meter nu ook gebruiken voor het meten van flitslicht — iets dat met een "gewone" belichtingsmeter niet mogelijk is.

De fabrikant, de firma Gossen, k o m t namelijk met een speciaal voorzetstuk hiervoor: de PROFI-flash 2. Deze flits-adapter is uitgerust met een zeer snelle, kleurgekorrigeerde silicium fotodiode en is voor alle soorten flitslicht te gebruiken. Of het nu gaat o m "gewone" flitsers, meerdelige studioflitser, indirekt flitslicht — altijd is men verzekerd van een nauwkeurige meting. Ook het " o p t e l l e n " van verschillende na elkaar afgevuurde flitsen is mogelijk. Hij is geschikt voor zowel objektmeting als voor opvallend licht; de meethoek is in het eerste geval 30° en in het tweede geval 180°. De meetkop van de PROFI-flash 2 kan 180° gedraaid worden, wat gemakkelijk is als er op moeilijk bereikbare plaatsen gemeten moeten worden, bijvoorbeeld bij reproduktiewerk en makro-opnamen. Met behulp van een drukknop wordt de flitsadapter in een soort "stand-by" stand gezet; de eigenlijke meting w o r d t gestart door de flits zelf. Het meetbereik van de flitsmeter is behoorlijk groot en kan met een ingebouwd filter nog in 5 stappen worden verruimd, In totaal loopt het bereik dan bij het meten van opvallend licht van 28,8 . . . 236.000 lux en bij objektmeting van 1,2 . . . 9760candela/m^, De stand-by stand wordt na een druk op den knop ca. 30 sek. vastgehouden; daarna wordt de meter automatisch uitgeschakeld. De meettijd bedraagt 1/125 sekonde. {X056 M)

LED-montagehoudertjes Eea LED (light emitting diode) wordt in de regel gebruikt als "indikatielampje". Het voordeel van een LED boven een gewoon gloeilampje Is, dat hij geen gloeidraad heeft, die op den duur door zou kunnen branden. Daarom heeft een LED in principe een onbeperkte levensduur. Behalve in de bekende ronde uitvoering zijn LED's de laatste t i j d ook in rechthoekige, vierkante en driehoekige

vorm te krijgen. Bij de montage in de frontplaat doet zich nu het probleem voor dat het boren van dergelijke gaten niet mogelijk is. Daarom heeft Telefunken kunststof houdertjes op de markt gebracht, waarmee dit probleem omzeild kan worden. Ongeacht de vorm van de LED volstaat het nu een gat van 8 mm diameter te boren. De LED w o r d t in het bijpassende houdertje geplaatst, het houdertje met LED d r u k t men in het 8 mm gat en het geheel w o r d t gefixeerd met een klemringetje aan de achterzijde. Het grijze houdertje, met een geruwd oppervlak, geeft een fraai en afgewerkt resultaat. Het zijn toch weer de details die het doen. AEG-Telefunken Nederland Postbus 1816 A/etta Jacobs/aan 1-7 Amsterdam C Tel.: 020-5116333 (X047 M)

Micro-buzzer Een buzzer is, zoals de naam al doet vermoeden als je hem heel nadrukkelijk uitspreekt, een zoemer. Een micro-buzzer kan dan niets anders zijn dan een heel klein zoemertje. De nieuwe micro-buzzer MEB12-5 van Citizen Electronics is inderdaad erg klein. Om geluid uit dit zoemertje te krijgen hoef je er maar een gelijkspanning van tussen de 3 en de 6 V op te zetten. Een ingebouwde oscillator zet deze spanning om in een wisselspanning waardoor hij gaat zoemen. Bij 5 V is het stroomverbruik 25 m A en het het geluidsnivo op 10 cm afstand 80 dB. Een heel behoorlijke sterkte. Toepassingen voor dit apparaatje zijn er te over. Morseoefenapparaten, waarschuwings- of oproepschakelingetjes, modelbouw of noem maar op. Door zijn kompaktheid kan de buzzer op elk (experimenteer)printje wel een plaatsje vinden. Elincom B. V. Oosterkade 33 {; 9503 HP Stadskanaal Tel: 05990-14830 /

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

1

1 1 1

kleur zwart

J

11

V

Ie 2e cijf er cijfer

\

\ tolerantie in%

»

-

-

bruin

1

1

1)

± 1%

rood

2

2

(K)

oranje

3

3

(M)0

geel

4

4

0000

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

-

goud

'

-

zonder

= = M = m = k M = G = p n

(pico) (nano) = 1 0 ^ (micro] = 1 0 " ^ Imilli) -10=' (kilo) (Mega) IGiga)

ingang u itgang

= een miljoenste van een miljoenste = een miljardste = een miljoenste = een duizendste = duizend =^ miljoen = miljard

massa chassis aan nul

lichtnet aarde

aantal nullen

-

zilver

Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren w o r d t de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels:

xO.1

±2%

±0,5%

± 5%

xO.Ol

± H)%

-

± 20%

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-ztiver: 120 i2 10% geel-violet-oranje-zilver: 47.000 = 47 kn 10% (in Elexschrijfwijze: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000= 1,5 M i 2 5% (in Elexschrijfwijze: 1M5) In Eiex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%}. Tenzij anders aangegeven worden >4-watt-weerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

Het voorvoegsel vervangt In Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de k o m m a , maar ook de k o m m a zèif: op de plaats van de k o m m a k o m t het voorvoegsel t e staan. Een paar voorbeelden: 3 k 9 = 3,9 k ü = 3 9 0 0 U 4 M 7 = 4 , 7 M F = O 000 0047 F

Kondensatoren

oftewel potmeters worden met P aangegeven. Het zijn speciale weerstanden met een verstelbaar sleepkontakt. Met dat sleepkontakt w o r d t 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 k o o p van af ongeveer f 1,50.

verbindingen

Hh

kruising zonder verbinding

zijn kleine lading reservoirs. Ze w o r d e n met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning d o o r l a t e n , worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, w o r d t in farad (F) gemeten. De waarden van gewone k o n d e n satoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen

schakelaar (open)

1 1 1 pF en 1;jF,dus t u s s e n F en1.000.000.000.000 1.000.000'

drukknop (open)

afgeschermde kabel

De waarde is op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5=1,5nF;0,03MF = 3 0 n F ; 1 0 0 p ( o f nlOOof n1}=100pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 20% hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is o p g e b o u w d : f 0,40 t o t f 1,50,

aansluiting (vast) aansluiting (losneembasr^ meetpunt I I

/-"N W

gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand tem peratu u rgevoe I ige weerstand

Elektrolytische kondensatoren

Potent iometers

draad (geleider)

~|f1~

koptelefoon

(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1 fif en 10.000 ; j F ) . Ze zijn echter wel gepolariseerd, d.w.z. ze hebben een plus- en een min-aansluiting, die niet verwisseld mogen w o r d e n . Bij tantaal-elko's (een heel k l e i n t y p e 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 |UF/35 V kost zo rond f 0,40.

luidspreker

spoel spoel met kern

transformator.

relais (kontakt in ruststand)

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

draaispoel instrument

gloeilampje

neonlampje zekering

Meetwaarden

variabele kondensator

Soms zijn in hel schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient men ais richtwaarden op te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen mogen maximaal 10% van de richtwaarden a f w i j k e n . De metingen zijn verricht met een veel v o o r k o m e n d t y p e universeelmeter met een inwendige weerstand van 20 k ü / V .

Dioden

^1

aangeduid met D, zijn de eenvoudigste halfgeleiders en kunnen het beste worden vergeleken met elektronische éénrichtings-wegen of fietsventielen. Ze geleiden de stroom slechts in één richting. Draai je ze o m , dan sperren ze. In dooriaatrichting ontstaat er over de aansluitingen van een silicumdiodeeen spanning van ca. 0,6 V (drempelspanning). De aansluitingen heten katode (streepje in symbool} en anode. De katode is meestal op het huisje van de diode aangegeven door middel van een gekleurde ring, een p u n t of een inkeping.

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

zijn net als dioden en LED's halfgeleiders. Ze hebben drie aansluitingen: basis, emitter en k o l i e k t o r . Er zijn NPN- en PNP-transistors. Bij NPN-transistors ligt de emitter altijd aan een negatievere spanning dan de k o l i e k t o r , bij PNPtypen is dat precies andersom.

meestal afgekort t o t " I C ' s " , bestaan tegenwoordig in zoveel varianten, dat er nauwelijks iets in het algemeen over te zeggen valt. De meeste IC's zijn ondergebracht in een Dl L-behuizing (dual-in-lïne): de bekende zwarte "keventjes" met twee rijen pootjes. Vaak staan die pootjes trouwens iets te ver uit elkaar en moeten ze (voorzichtigi) w a t w o r d e n bijgebogen, w i l het IC in het voetje passen. O m vergissingen te v o o r k o m e n is pen 1 op het IC altijd gemerkt met een p u n t of een inkeping o.i.d.

T

ko

Z i j n de aansluitingen onbekend, dan kan de diode m.b.v. een lampje en een batterij worden getest. Het lampje brandt alleen als de diode is aangesloten in de getekende richting. lampje

mittor

_^-©-^—

•

NPN transistor Een kleine stroom die van basis naar emitter loopt, veroorzaakt een (veel) grotere stroom tussen k o l i e k t o r en emitter. Daarom zeggen we dat de transistor de basisstroom "vers t e r k t " (stroomversterking). Transistors zijn vandaag de dag de belangrijkste basiselementen in versterkerschakelingen.

^

De belangrijkste technische gegevens van een diode zijn de sperspanning en de maximale stroom in dooriaatrichting. In Elex w o r d e n hoofdzakelijk twee typen gebruikt: 1 N 4 1 4 8 (sperspanning 75 V , doorlaatstroom 200 m A ) , prijs ca. f 0,15.

mÊÊÊSÊm

1N4001 (sperspanning 50 V , doorlaatstroom 1 A ) , prijs ca. f 0,25.

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

LED's

'^•l

(light e m i t t i n g diodes} zijn in een doorzichtige behuizing ondergebrachte dioden, die oplichten als er stroom door loopt. De spanning over deze dioden bedraagt geen 0,6 V , maar ligt afhankelijk van het type tussen 1,6 V en 2,4 V. De benodigde s t r o o m bedraagt 15 a 25 m A , De katode (streepje in symbool) herkent men aan het k o r t e pootje. De goedkoopste LED's kosten zo ongeveer een kwartje.

Indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhanden is kan heel vaak gebruik worden gemaakt van een gelijkwaardig (ekwivalentj t y p e . Geïntegreerde schakelingen (IC's) zijn vaak d o o r verschillende fabrikanten van een in details afwijkend t y p e - n u m m e r voorzien. In schema's en onderdelenlijsten w o r d t uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, t y p e 7 4 1 , k o m t in de volgende " g e d a a n t e n " voor: ; J A 7 4 1 , L M 7 4 1 , MC 7 4 1 , RM 7 4 1 , SN 7 2 7 4 1 , enzovoorts. Elex-omschrijving: 7 4 1 . Het verdient aanbeveling o m IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, m a k k e l i j k vervangen worden).

Symbolen

In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP} het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen nebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: N P N : BC 548, BC 549, BC 107 (108, 109), BC 237 (238, 239) PNP: B C 5 5 8 , B C 5 5 9 , B C l 77 (178, 179), B C 2 5 1 (252, 253). De prijs van al deze t y p e n ligt ronu f 0,40.

In sommige gevallen, met name bij logische p o o r t e n , w i j k e n de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken ( D I N , N E N ) . De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn o p z'n Amerikaans getekend. In de p o o r t e n zijn de volgens N E N en D I N gebruikelijke tekens " & " , "> V'. " 1 " of "= 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar én b l i j f t de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmetoden gehandhaafd. Elex

NEN

Speciale transistoren zijn bijvoorbeeld de fototransistor en de FET. De f o t o transistor kan opgevat worden als een f o t o d i o d e met versterker. De FET is een transistor die met een spanning (dus geen stroom) in geleiding gebracht kan worden. Z o als er bij transistor NPN- en PNP-typen zijn, zo kennen we bij F E T ' S N - en P-kanaal-typen.

operationele versterker (opamp}

=© '© D/^

Fotodiode

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

44^

is eigenlijk een omgekeerde L E D ; in plaats van licht te geven ontvangt deze diode licht (infrarood) en levert een lichtafhankelijk s t r o o m . Prijs: vanaf ca. f 2,50.

NAND-poort (N EN-poort) N-kanaal J-FET

P-kanaal J F E T

Andere aktieve komponenten

Kapaciteitsdiode

AND-poort (EN-poort)

^K^

is een d i o d e die, in sperrichting aangesloten, zich als een kondensator gedraagt. De kapaciteit van de kondensator is afhankelijk van de spanning over de d i o d e : een spanningsafhankehjke kondensator dus. Prijs: vanaf ca. f 1 , ^ .

zijn o.a. de t h y r i s t o r , de diac en de triac. De t h y r i s t o r is een diode die met een stuurstroom (gate-stroom) in geleiding gebracht kan worden. De triac w e r k t als een t h y r i s t o r , maar dan voor wisselstroom. De diac spert in beide richtingen, maar k o m t boven een bepaalde spanning volledig in geleiding.

•+

OR-poort (O F-poort)

NOR-poort (NOF-poort)

EXOR-poort (EX-OF-poort)

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)

Pa, mag ik e dbonnement op

Weerstanden Weerstanden zijn van gekleurde ringen voorzien die de weerstandswaarde aangeven. De eerste en de tweede ring geven de eerste twee cijfers van de weerstandswaarde aan, de derde ring geeft het aanal nullen aan dat achter het getal moet worden gezet. De vierde ring is de tolerantiering. De kleur van deze ring geeft aan (in procenten) hoeveel de weerstand van de werkelijke waarde maximaal kan afwijken. Om vergissingen te vermijden is de eerste ring dichter bij de aansluitdraden aangebracht dan de laatste. De onderstaande tabel laat zien welke waarde aan de diverse kleuren is toegekend. 1

1

, 1 i

Jl

1 ^M,

III 1 Blr

V

Ie' cyfer 2e cijfer 0

kleur

JIHHI ^^^^^1 1 H^^^l ^

\

\ aantal nullen

-

-

0

± 1%

2

«) 000

^1 3

3

! **

4

0000

IK<

WM

5

00000

6

6

oooooo

-

7

7

8

8

9

9

-

-

^ ' » """! zonder

tolerantie in%

1

m

p lilH Ea'

!

xO.I

±2%

±0,5%

±5%

xO.Ol

± 10%

-

± 20%

Op de achterzijde zijn alle kleurkombinaties van de E12-reeks met een tolerantie van 5% afgedrukt. Deze reeks is namelijk bij elektronica-hobbyisten de meest gebruikelijke. Voor het opzoeken van een bepaalde waarde moet eerst aan de hand van de eerste twee ringen de betreffende groep die met dezelfde kleuren beginnen worden opgezocht. Daarna kan met behulp van de derde ring de waarde eenvoudig worden afgelezen. Precisie-weerstanden, bijvoorbeeld 1%-metaalfilm weerstanden, hebben een vijfde ring. Wegens de grote nauwkeurigheid wordt de waarde met drie ringen aangegeven. De vierde ring geeft dan het aantal nullen aan en de laatste ring (meestal bruin: 1%) de tolerantie. Aan de kleurkodering verandert er dus niets.

Na ^ nachten experimenteren.,^ Zeg pa, /77ag ik nou J Ot jong, vul eindel'jk m'n abonnement^ maar gauude bon Jiiernadst fXin!

miiiÊÊiMÊiÊÊÊiimÊiimii/ÊÊÊKlMt^

I e cijfer

2e cijfer

aantal nullen

tolerantie

(4)

(7)

(00)

(5%)

Voorbeeld: een weerstand van 4700 ü,