No title

tijdschrift voor hobby-elektronica

jungle-ampèremeter ^ computer-tomografie, wat is dat? * nicad-lader * LED-VÜ-metei^ hoe werkt een oscilfoskoc^? ^ zwaailicht'

I e jaargang nr. 2 - oktober 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 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opgenomen schakelingen slechts voor partikuliere of wetenschappelijke doeleinden vervaardigd worden en niet in of voor een bedrijf. Het toepassen van schakelingen geschiedt buiten de verantwoordelijkheid van de uitgeefster. De uitgeefster is niet verplicht ongevraagd ingezonden bijdragen, die zij niet voor publikatie aanvaardt, terug te zenden. Indien de uitgeefster een ingezonden bijdrage voor publikatie aanvaardt, is zij gerechtigd deze op haar kosten te (doen) bewerken; de uitgeefster is tevens gerechtigd een bijdrage te (doen) vertalen en voor haar andere uitgaven en aktiviteiten te gebruiken tegen de daarvoor bij de uitgeefster gebruikelijke vergoeding.

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

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

Hoofd redakteur: P.V. Holmes Chef redaktie: E.J.A. Krempelsauer Chef ontwerp: K.S.M. Walraven Redaktie Nederland: P.E.L. Kersemakers (hoofd landgroep), J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen, I. Gombos, M.J. Wijffels Redaktie buitenland: A . Schommers, R.Ph. Krings Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.P. Wijnen Vormgeving: C. Sinke Grafische produktle: 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 w o r d t tevens het volgende kalenderjaar in rekening gebracht. De snelste en goedkoopste manier o m 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 I RS redaktiesekretariaat

de inhoud Hoewel ook in de meettecliniek het digitale instrument met cijferuitlezing steeds verder o p r u k t , blijft de klassieke draaispoelmeter een rol spelen. Hoe zo'n meter werkt en hoe hij gebruikt moet worden doen we deze maand uit de doeken. de draaispoelmeter meetkunde, deel 1

bIz. 33 bIz. 40

Koppel een computer aan een röntgenapparaat en laat dat röntgenapparaat om een mens heen draaien. Zo is het mogelijk een heel andere kijk op het inwendige van een mens te krijgen. Een moderne versie van de t r u u k van het meisje in de doorgezaagde kist. techniek aktueel: computertomografie bIz. 34

Omdat nikkel-cadmiumakku's de laatste t i j d steeds goedkoper zijn geworden is het vaak rendabel deze akku's in plaats van wegwerpbatterijen te gebruiken. Een laadapparaat, dat liefst niet al te duur moet zijn en alle soorten nicads kan laden is dan natuurlijk ook nog nodig. opladen of weggooien lader voor nicadakku's

bIz. 24 bIz. 46

Een kapot remlicht van de auto is het best te herkennen aan gierende banden en het rode hoofd van de achteropkomende automobilist die met een noodstop nog juist de konfrontatie blik met blik kon voorkomen. Een remlichtkontroieschakeling waarschuwt eerder. remlichtkontrole

bIz. 28

I

10-18

elextra

10-04

boekenmarkt

komponenten

10-60

opladen of weggooien 10-24 Ekonomie en elektronica. Bij sommige apparaten rijst het batterijverbruik de pan uit. Om een financiële aderlating te voorkomen kunnen batterijen door akku's vervangen worden.

zelfbouwprojekten DIGI-trainer 10-19 Oefening baart kunst. Zij die zich in de digitale techniek willen bekwamen geven we een voorzet met deze print: 1-0.

nog een tip Printen monteren met dubbelzijdig plakband.

10-27

techniek aktueel computertomografie

10-34

remlichtkontrole 10-28 Een schakelingetje met een reed-relais dat waakt over het welzijn van de remlichten, en dus over dat van de automobilist.

nieuwe produkten

10-56

grondbeginselen transistortester 10-30 V o o r k o m frustraties! Het al dan niet goed werken en de gelijkstroomversterkingsfaktor van een transistor kan hiermee beproefd worden. lineaire ohmmeter Een ohmmeter met lineaire schaal.

hoe zit dat: spanning

10-10

de knooppuntregel Stroom vindt altijd zijn weg.

10-16

10-37 een

nauwkeurig

afleesbare

jungle-ampèremeter 10-26 Midden in het oerwoud, de universeelmeter vergeten in te pakken en tóch stroom meten. Het aardmagnetisme schiet ons te hulp.

een flitsend knipperlicht Een universeel toepasbare schakeling.

10-43

lader voor nicad-akku's Om alle voorkomende typen akku's op te kunnen laden.

10-46

de draaispoelmeter 10-33 Een klassieker in de elektrotechniek die daarom niet mag ontbreken.

LED-VU-meter 10-50 Slijtvast en sjiek. Deze elektronische VU-variant kan de draaispoel-VU-meter vervangen of een plaats krijgen in zelfbouw-geluidsapparatuur.

meetkunde, deel 1 10-40 De kunst van het meten wordt vaak onderschat. En omdat in de elektronica alleen door metingen achterhaald kan worden wat er gebeurt, is kennis van zaken onontbeerlijk. stroombron Een principeschakeling in de elektronica.

10-54

informatie, praktische tips hoe werkt een oscilloskoop? 10-12 Na de multimeter het meest gebruikte en het meest onmisbare meetinstrument voor de elektronicus.

DIGI-taal lessen in enen en nullen deel 2: NEN en OF

10-57

nikkel-cadmium-

— ^ ^

bij de ^oorpagino Elektronica, dat wil zeggen: een printje dat is volgebouwd met diverse onderdelen, ziet er vaak hetzelfde uit. Vandaar misschien dat het door sommige mensen maar op een grote hoop w o r d t geschoven onder het mom van saai, allemaal hetzelfde en eentonig. Maar niets is minder waar. De kracht en het verrassende van een schakeling blijkt pas als de voeding erop wordt gezet en de schakeling t o t leven komt. Het oogverblindende effekt van het hier afgebeelde "flitsend knipperlicht" kan eigenlijk niet op papier gedemonstreerd worden. Bouwen dus!

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

Lezersservice

Schema's

3k9 = 3,9 kn = 3900 n 6M8 = 6,8 M n = 6 800 000 ü.

I

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

,

0UT2 —O

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 Amerikaansgetekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens "&", "> 1 " , " 1 " o f " = 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: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

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

20 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:

l i p ^ i f c Slisx ~ LP

1 ^

o

AC ; • ; ! & Cï.)

i

£

•illliilïa^^^^^^^^^

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

0n33 = 0,33 a A6

— 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 , 6 1 9 0 AC Beek (L). — De Elex-redaktie staat altijd open voor meningen, wensen of nieuwtjes van lezers. In de rubriek "Postbus 121" worden interessante kommentaren en aanvullingen op oudere artikelen gepubliceerd. Zet " L P " op de brief. — Elex-printen zijn verkrijgbaar bij de uitgever van Elex en bij de betere elektronica-onderdelenhandelaar.

Weerstanden;

'• (pico) 10 • 1 2 miljoenste van een miljoenste n =(nano) = 10-^ miljardste M = (micro) = 10"* miljoenste m = (milli) = 10"^ = een duizendste k =(kilo) = 10^ = duizend M = (Mega) = 10* = miljoen G =(Giga) = 10^ • miljard Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma k o m t het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden:

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 ontwikkeld. 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 ledere 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.

Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaardonderdelen, die goed verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoopl Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak 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 mm 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 alle 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 tin moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 è 2 sekonden later de bout weg. Tijdens het afkoelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten opzichte van el kaar 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 d raad I 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 zeer geschikt als oefenmateriaal.

Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling; — Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Z i j n 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 o m 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 blijft 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.

". . . twaalf vertikaal: transport van elektriciteit, zes letters, voorlaatste letter een o, wat kan dat zijn?" "Stroom!" " H m , dat kan kloppen. Hoezo is stroom transport van elektriciteit?" " K i j k , als we op een spanningsbron, bijvoorbeeld een stopkontakt, een verbruiker, zeg een lamp, aansluiten, dan gaat er een elektrische stroom lopen." "En waar blijft die stroom dan?" "De stroom loopt van de pluspool door de verbruiker naar de minpool.* De verbruiker, in ons geval de lamp, gaat door die stroom werken." "Aha, de pluspool levert dus altijd verse stroom en de minpool neemt de verbruikte stroom weer op."

"Nee, maar wel een "stroompomp" die de stroom weer omhoogpompt." "Een stroompomp? Kun je stroom dan echt pompen?" " I k bedoel natuurlijk de elektrische centrale. De stroom loopt door de minleiding naar de centrale. Daar staat een generator, die je zou kunnen opvatten als een stroompomp. De generator wordt bijvoorbeeld aangedreven door een stoomturbine en pompt de stroom van de min- naar de plusleiding. Van daaruit loopt hij weer naar onze lamp en andere verbruikers. Trouwens, een gewone batterij is ook een stroompomp." "Kan stroom alleen maar in een kringetje lopen?" "Precies! In een stroomkring. Als de stroomkring ergens wordt onderbroken, bijvoorbeeld door een schakelaar. . . "

"Nou ja, verbruikt is de stroom eigenlijk niet. Stel je eens een beek voor waaraan een watermolen staat. Door het stromen van het water wordt het waterrad aangedreven, het water geeft zijn energie aan het rad af. Maar achter de molen is het water nog net zo goed of slecht als het ervoor was." "Begrepen. Maar toch vraag ik me af waar de stroom naar toeloopt. Is er dan ergens een stroommeer of zo?"

83638X-a

". . . dan gaat het licht uit. En de generator kan stoppen omdat er geen stroom meer door de draden loopt."

"Juist, en hetzelfde geldt voor wisselstroom. Die loopt eerst 1/100 sekonde in de ene, en dan 1/100 sekonde in de andere richting."

"Eigenlijk wel maar er zijn nog zoveel andere verbruikers aangesloten dat de generator het nauwelijks merkt als jij de lamp hier uitdoet. Maar 's nachts, als iedereen minder stroom verbruikt, dan worden wel degelijk een aantal generatoren uitgeschakeld."

"Dat is duidelijk. Nu bedenk ik me iets anders. Ik vind dat we de volgende stroomrekening maar eenvoudig niet moeten betalen."

"Is er bij stroom ook zo iets als volt bij spanning?"

"Je hebt zelf gezegd dat stroom eigenlijk niet verbruikt wordt. Hij loopt toch weer terug naar de centrale. Als we geen stroom verbruiken, dan hoeven we die ook niet te betalen. . . "

"Ja, de maat voor stroom is de ampère en wordt eenvoudig met A afgekort. Eén ampère is een flinke stroom. Door een lamp van 100 watt loopt ongeveer een halve ampère."

"En waarom dan wel, als ik mag vragen?"

"Ampère, ken ik dat niet van zekeringen? 10 ampère, 16 ampère en zo." "Inderdaad. Een 16 ampère zekering bijvoorbeeld smelt door als de stroom groter wordt dan 16 ampère. Dat kan gebeuren als er ergens in huis kortsluiting optreedt. De zekering werkt dan als een schakelaar die vanzelf de kapotte stroomkring onderbreekt. Wat ik nog wilde zeggen, hebben we het laatst niet over wisselspanning gehad?"

* l n werkelijkheid loopt de stroom, of beter gezegd de bewegende negatieve ladingen (elektronen), van — naar +. De eerste elektrotechnici hebben de stroomrichting van + naar — gedefineerd en daarbij is het t o t o p heden gebleven.

"Ja, dat weet ik nog. Je hebt gezegd dat de polariteiten van beide aansluitklemmen van een stopkontakt elke 1/100 sekonde wisselen."

83638X-b

Van alle meetapparatuur, die de doorgewinterde elektronica-amateur voor zijn hobby nodig heeft of nodig denkt te hebben, ziet de oscilloskoop er ongetwijfeld het meest indrukwekkend uit. De schijn bedriegt hier niet: het is een uiterst veelzijdig en nuttig instrument. Het maakt wisselspanningen en allerlei andere signalen zichtbaar op een ingebouwd beeldschermpje. Figuur 2 laat het scherm zien met een afbeelding van een zogenaamde blokgolf. Daaruit kunnen we konklusies trekken over de spannings-

hoe werW een

waarde (invertikale richting) en over de duur van een periode, over de frekwentie dus (in horizontale richting). Ook is te zien dat deze blokspanning afwijkt van de "ideale" vorm: de hoeken zijn afgerond en de flanken lopen niet vertikaal.

De opbouw Het onderdeel waar het uiteindelijk om gaat isde beeldbuis (figuur 3 en 4), die de vorm heeft van een fles met

Figuur 1. De onbetaalbare droom van een hobby-elektronicus: een topklasse-oscilloskoop met alles erop en eraan. Figuur 2. Deze blokgolf is niet perfekt: de hoeken zijn afgerond.

een geheel vlakke bodem. Die bodem is van binnen voorzien van een fluorescerende laag. De buis is luchtledig. In de hals bevindt zich een "elektronenkanon", dat voortdurend elektronen (negatief geladen elementaire deeltjes) in de richting van het beeldscherm "schiet". Op de plaats waar ze het scherm raken, ontstaat dan een lichtpuntje. Met behulp van twee paar afbuigplaten kan de elektronenstraal worden afgebogen en op ieder willekeurig punt op het scherm worden gericht. Dat afbuigen gebeurt in de richting van de plaat, die een positieve spanning voert, omdat de negatieve elektronen daardoor worden aangetrokken. Hoe hoger die afbuigspanning is, des te sterker wordt de straal afgebogen. De platen die vertikaal staan buigen de straal in horizontale richting af en worden daarom horizontale afbuigplaten of X-platen genoemd. De horizontaal staande platen heten vertikale afbuigplaten of Y-platen. Aan de horizontale afbuigplaten wordt een zogenaamde zaagtandspanning gelegd (figuur 5). Deze spanning zorgt er voor dat de elektronenstraai, en dus ook de lichtpunt op het scherm, periodiek van links naar rechts loopt, dan snel terugspringt en weer opnieuw begint. Aan de vertikale afbuigplaten wordt het meetsignaal, bijvoorbeeld een blokspanning (figuur 2) gelegd. Daardoor springt de lichtpunt ook telkens naar boven en naar beneden. De kombinatie van die twee bewegingen, de traagheid van ons oog en de nal ichttijd van het scherm resulteren dan in een keurige afbeelding van de blokgolf. Nu is er een kleine moeilijkheid: het beeld wordt telkens opnieuw geschreven. Afhankelijk van de frekwen-

eiektronenstraal elektrodensystaem

K

W

elektronenkanon

horizontale afbuiging (X) vartikale afbuiging (Y)

tie van de zaagtandspanning kan dat van 10 tot 1.000.000 keer per sekonde gebeuren. Al die afbeeldingen moeten natuurlijk precies over elkaar vallen. Dat wordt geregeld door een synchronisatieschakeling, de "trigger". Deze laat telkens de lichtpunt aan de linkerrand van het scherm even wachten, totdat het meetsignaal een bepaalde waarde overschrijdt. De opgaande flank

van de blokspanning van figuur 2 start dus tevens de horizontale beweging van de lichtpunt. De zaagtandgenerator moet omschakelbaar zijn op verschillende frekwenties om de snelheid, waarmee de lichtpunt zich horizontaal over het scherm beweegt, aan te kunnen passen aan de periodeduur van het ingangssignaal. Is de snelheid (het aantal zaagtanden per se-

Figuur 3. De bewegingsenergie van de elektronen wordt op het scherm omgezet in zichtbaar licht. Figuur 4. De twee afbuigspanningen kunnen de straal op ieder punt van het scherm richten. De straal buigt af in de richting van een positieve plaat. Figuur 5. De zaagtandspanning laat de straal van links naar rechts over het scherm lopen en vervolgens snel terugspringen.

o

m^issp'

konde) te groot, dan beeldt de elektronenstraal maar een klein gedeelte van de golfvorm van het meetsignaal af; is die snelheid te k l e i n , dan worden er te veel perioden van het signaal op het scherm getekend.

oO triggar

Y-versterker

Het blokschema In figuur 6 vinden we alles nog eens overzichtelijk bij elkaar. De elektronenstraal w o r d t opgewekt in het elektrodensysteem van de beeldbuis, het elektronenkanon. De negatieve katode K, indirekt verhit door de gloeidraad f f , laat elektronen ontsnappen. D i t is te vergelijken met een pan kokend water, waarin door de hoge temperatuur de watermolekulen een dusdanige bewegingsvrijheid krijgen, dat ze de pan als damp kunnen verlaten. De elektronen worden door de positieve anoden A l t o t en met A 3 aangetrokken en versneld. Omdat de anoden ringvormig zijn, worden de elektronen niet opgenomen maar, scherp gebundeld, als straal naar het beeldscherm gestuurd. Tussen de katode en de anoden bevindt zich nog de zogenaamde Wehneltcylinder. Die ligt aan een negatieve spanning en stoot een aantal elektronen af, terug naar de katode. De Wehneltspanning (Z-spanning) regelt zo de elektronendoorvoer. Als de zaagtand terugspringt, krijgt de Wehneltcylinder een sterke negatieve impuls, die de elektronenstraal kortstondig onderbreekt, zodat de terugslag van de straal op het scherm niet te zien is. Omdat de elektronen bij het verlaten van het elektrodensysteem al een hoge snelheid hebben, moeten ook de twee afbuigspanningen betrekkelijk hoog zijn. Twee versterkers zorgen daarvoor. De X-versterker versterkt de spanning die afkomstig is van de zaagtandgenerator. De Y-versterker brengt de

ï

beeldscherm zaagtand generator

terugslag onderdrukking

voeding

^

-^-^+

X 83645X-6

ingangsspanning op een voldoende hoog nivo. Deze versterker is zeer gevoelig, zodat ook zeer kleine spanningen kunnen worden verwerkt. Hogere spanningen worden tevoren door middel van een spanningsdeler verzwakt. Tegen de wand van de " f l e s " bevindt zich nog een anode (A4), die met een hoge positieve spanning (2 t o t 15 k V ) gevoed w o r d t . Deze versnelt de elektronen nog een keer. De op die manier verkregen hoge bewegingsenergie van de elektronen wordt omgezet in licht als ze tegen het beeldscherm botsen. Dan zijn ze even de kluts k w i j t , maar uiteindelijk komen ze toch terecht op de hoogspanningsanode. De elektronenstraal maakt dus deel uit van een stroomkring: katode —

straal — anode — hoogspanningsbron.

Schakelaars en knoppen De bediening van een oscilloskoop is natuurlijk afhankelijk van fabrikaat en type. We zullen er daarom niet al te diep op ingaan. In figuur 7 zien we de frontplaat van een eenkanaals-oscilloskoop. Veel oscilloskopen zijn uitgerust met twee kanalen, dat wil zeggen twee ingangen, twee X-versterkers en twee Y-versterkers, zodat tegelijkertijd twee goifvormen op het scherm kunnen worden afgebeeld, bijvoorbeeld het ingangssignaal èn het uitgangssignaal van een versterker. Onder het beeldscherm bevindt zich de intensiteitsregelaar, waarmee de helderheid van het beeld kan worden veranderd (Wehnelt-

spanning), en de focus-knop voor het instellen van de optimale beeldscherpte. Rechts van het scherm zien we de bedieningselementen van de Y-versterker. Met de schakelaars boven de ingangsbus (BNC-bus voor afgeschermde kabels) kan worden gekozen tussen: DC (gelijkspanning), AC (wisselspanning), CT (komponententest, een mogelijkheid die specifiek is voor dit apparaat) en GD (ground; de ingang komt aan massa te liggen, zodat de O volt-lijn kan worden gecentreerd). In de stand " D C " w o r d t een gelijkspanning als een horizontale lijn boven of onder de nullijn aangegeven, al naargelang de spanning positief of negatief is. In de stand " A C " wordt een eventuele gelijkspanning onderdrukt. Boven deze drie toetsen vin-

Figuur 6. Het blokschema van de gekompliceerde elektronica. zaagtandgenerator (grof/fijn)

Figuur 7. De bedieningsorganen van een eenkanaals-osciiloskoop.

triggerkeuzeschakelaar externe aansluiting van de horizontale afbuiging externe triggeraansluiting

83645X-7

den we een draaischakelaar voor de ingangsspanningsdeler. Hij is geijkt in y-of\n'^. cm

cm

De cijfers

geven aan welke spanning (in V of mV) het ingangssignaal moet hebben om de lichtpunt op het scherm één cm in vertikale richting te laten uitwijken. Op het scherm is een centimeterraster getekend, zodat spanningswaarden direkt kunnen worden afgelezen. Bij veel andere apparaten is die gevoeligheidsregelaar geijkt in

spanningsregelaar klopt alleen, als de fijnregelaar in een bepaalde stand staat. Naast de netschakelaar (links boven) is de "Y-pos"knop aangebracht. Daarmee kan het hele beeld op het scherm naar boven en naar beneden geschoven worden. Rechts op de frontplaat zitten de bedieningselementen van de horizontale afbuiging. Met de draaiknop wordt de stijgsnelheid van de zaagtandspanning ingesteld. De bijhorende schaal is geijkt in !2iof ^(millisekondeper cm cm

het raster zijn dan groter of kleiner dan een centimeter; het woord " d i v " (een afkorting van divisie, verdeling) geeft de hoogte van één hokje aan. De ijking van de

cm of microsekonde per cm). In plaats van " c m " kan er natuurlijk ook " d i v " staan. De bijbehorende waarde geeft aan, hoeveel t i j d de lichtpunt nodig heeft o m in horizontale richting

één hokje te doorlopen. De vier druktoetsen rechtsonder regelen de instelling van de triggerschakeling. Eén van deze toetsen wordt ingedrukt als de zaagtandspanning niet automatisch moet worden gesynchroniseerd, maar door een extern signaal ("Trig. ext.") of door een videosignaal ( " T V " , voor tv-service) of door een dalende in plaats van door een stijgende flank van het ingangssignaal ("+/—"). De toets " H o r . e x t . " zet de zaagtandgenerator buitenspel en legt de ingang van de X-versterker aan de aansluiting rechts onder op de frontplaat. Als de toets " A T / N o r m . " ingedrukt w o r d t , kan de triggerspanning ingesteld worden met de "Lever'-regelaar. Met de " X - P o s . " knop kan het beeld naar links of naar

rechts verschoven worden. Om de ijking van het apparaat te kunnen kontroleren heeft men via de "Cal."-aansluiting links onder de beschikking over een 1 kHz-blokspanning van 200 m V . Zo, dat was dan in het k o r t de oscilloskoop. Jammer genoeg zijn deze veelzijdige meetinstrumenten tamelijk prijzig — voor een goede eenkanaals-"skoop" betaal je al gauw zo'n f 8 0 0 , — of meer.

I o UI

Stroom is alleen mogelijk in een gesloten stroomkring: de stroom moet naar de verbruiker toe kunnen, maar ook terug. Is een van beide wegen onderbroken, dan loopt er ook geen stroom. Is er een heen- en een terugweg, dan zal de stroom die vinden. Iets moeilijker wordt het als er meerdere heen- en/of terugwegen zijn. Wat doet de stroom dan? Door een klein experiment uit te voeren kunnen we daar achter komen. Benodigd zijn: 2 platte batterijen (4,5 V) 2 weerstanden 220 fi, Vi w a t t 3 rode lichtdioden (LED's). We beginnen met een eenvoudige stroomkring (figuur 1) die uit een batterij, een weerstand en twee LED's bestaat. Deze LED's dienen als indikatie: ze

de uiteinden van de draden gewoon in elkaar (figuur 2). De aansluitrichting van de LED's is belangrijk; de minpool of katode (in het schemasymbool is dat het balkje) ligt aan het kortste aansluitdraadje. Zodra de vier elementen met elkaar zijn verbonden, zullen de dioden licht geven; de stroomkring is gesloten. Figuur 3 laat zien hoe de stroom loopt. Omdat de twee LED's dezelfde stroom te verwerken krijgen, geven ze ook evenveel licht (of vrijwel evenveel; niet alle exemplaren zijn precies gelijk). Nu maken we er nog een tweede stroomkring b i j ; de overgebleven batterij wordt met een weerstand en een diode aangesloten zoals aangegeven in figuur 4. Die tweede stroomkring valt gedeeltelijk samen met de

de knooppuntregel: de shoorm vindt altijd zijn weg geven licht als er stroom doorheen loopt. De lichtsterkte is afhankelijk van de stroomsterkte. De weerstand moet voorkomen dat de stroom in de kring te groot w o r d t ; daar kunnen de LED's namelijk niet tegen. Er hoeft niets gesoldeerd te worden; we draaien

eerste. Wat zien we nu? LED 3 geeft licht, waaruit we de konklusie kunnen trekken dat de nieuwe stroomkring in ieder geval gesloten is. LED 1 doet ook nog t r o u w zijn werk. LED 2 echter brandt ineens veel helderder. Figuur 5 geeft de verklaring

I

Figuur 1. De twee LED's laten zien dat de stroomkring gesloten

Figuur 2. De experimenteerschakeling: "zwevende bedrading" noemen we zoiets. Figuur 3. De weg van de stroom in een enkelvoudige stroomkring.

^

ÜB = 4,5 V

t

voor dit verschijnsel. De stroom 11 in de linker stroomkring bedraagt ongeveer 20 m A . In de rechter stroomkring loopt I3, eveneens 20 mA. Omdat die twee stromen vóór LED 2 samenkomen, bedraagt de stroomsterkte I2 door LED 2 het dubbele: 40 mA.

UB = 4,5 V

©Q

(^

^

_>^LED2

Figuur 4. Er komt een tweede stroomkring bij. LED 2 maakt deel uit van beide stroomkringen.

R2 - I 220n|-

è

^

,,

Figuur 5. LED 2 krijgt net zoveel stroom te verwerken als de andere twee LED's samen.

ÜB = 4,5 V •

UB = 4,5 V •

JL

Figuur 6. In het knooppunt tussen de drie LED's komen I l en I3 samen.

i

t UB = 4,5 V

Dat LED 2 deel uitmaakt van beide stroomkringen, kunnen we ook nog op een andere manier bewijzen: onderbreken we de stroomkring bij X, dan dooft LED 3 en LED 2 brandt minder fel. Beide stroomkringen werken onafhankelijk van elkaar, hoewel ze met elkaar verbonden zijn. Omdat alle spanningsbronnen, in dit geval de batterijen, net zoveel stroom aan hun minpool opnemen als ze aan hun pluspool afgeven, vinden beide stromen feilloos de weg naar huis terug. De wetenschapsman Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) heeft naar aanleiding van soortgelijke experimenten als wij nu gedaan hebben de zogenaamde knooppuntregel opgesteld (figuur 6): alle stromen, die in een knooppunt binnenkomen (in ons geval U en

Figuur 7. In het onderste knooppunt komen de oorspronkelijke I l en I3 weer te voorschijn.

UB =

I3), komen er ook weer uit tevoorschijn (I2). Dezelfde regel geldt ook voor het onderste knooppunt (figuur 7): de stroom I2 verlaat het knooppunt weer als 11 en I3. Er gaat geen stroom verloren. De knooppuntregel staat ook bekend als "de eerste wet van Kirchhoff" (hij heeft namelijk nog een tweede wet op zijn naam staan). Sommige lezers zullen zich nu misschien afvragen wat ze met deze wetenschap in de dagelijkse elektronicapraktijk kunnen doen. Heel veel! Zelfs de meest ingewikkelde schakeling is namelijk niets anders dan een kombinatie van een aantal stroomkringen en knooppunten. Vaak is een schakeling dan ook gemakkelijker te begrijpen door de afzonderlijke stroomkringen stuk voor stuk na te gaan.

4,5V

6 ' 1

1 ,

1

1

Il 1

J

h' r'a

!^

knooppunt

1

83641X-6

7 Led 2

^

r^

"2

• ^

h

^—{

.

13 knooppunt 8364IX-7

Video-Games — alle spelcomputers en 120 spelcassettes getest

twee boekjes voor ZX81-gebruikers

in de jaren zeventig kwamen de eerste televisiespelletjes op de markt. Dit waren relatief eenvoudige spelletjes, meestal variaties op tennis, squash of voetbal. Enige jaren geleden is een tweede generatie televisiespelen uitgebracht waarvan de opzet anders is. Bij deze systemen wordt de basis gevormd door een spelcomputer. Door hier een spelcassette in te steken, een computerprogramma eigenlijk, kan een bepaald spel gespeeld worden. Het voordeel is duidelijk: als een bepaald spel gaat vervelen kan eenvoudig door het verwisselen van de spelcassette een ander spel gespeeld worden. Onlangs verscheen bij Sijthoff het boekje Video-Games. Na de inleiding over het ontstaan van video-spelletjes bespreekt Willem Bos hierin de vier in Nederland verkrijgbare spelcomputers. Elke fabrikant hanteert zijn eigen systeem met spelcassettes die onderling niet uitwisselbaar zijn. Met de keuze voor een bepaald systeem ben je dus automatisch gebonden aan de voor dat systeem verkrijgbare cassettes. 120 van die cassettes worden in dit boek behandeld. Ze zijn uitgeprobeerd door een aantal testteams waarvan de leden in leeftijd varieerden van 9 t o t 46 jaar. Van elke cassette wordt het spel beschreven gevolgd door een zogenaamde jeugdbeoordeling en een volwassenenbeoordeling. Het laatste hoofdstuk is gewijd aan strategieën voor een aantal spelletjes om een zo hoog mogelijke score te halen. Voor mensen die overwegen een spelcomputer aan te schaffen is dit boek een goede leidraad. Voor de 300.000 gezinnen die zo'n apparaat al in huis hebben is het een prima hulp bij het kiezen van nieuwe spelcassettes. Prijs: f 12,50 A.W. Sijthoff's Uitgeversmaatschappij B. V. Postbus 4 2400 MA Alphen aan den Rijn (049 M)

De ZX81 is een veel, misschien wel de meest gebruikte microcomputer. Reden voor deze populariteit is ongetwijfeld de prijs. Voor een paar honderd gulden kun je je eigenaar noemen van een systeem, waarvoor je enkele jaren geleden nog met ettelijke duizenden guldens over de brug zou moeten komen. Goed nieuws voor die ZX81-gebruikers: Kluwer heeft twee boekjes uitgebracht om hen bij het gebruik terzijde te staan. Het eerste boekje heet "Toepassingen en spellen voor de Z X 8 1 " . Zoals de titel al doet vermoeden gaat het hier om een aantal programma's (software) v o o r d e beginnende ZX81-gebruiker. De programma's zijn ingedeeld in drie hoofdgroepen: spelprogramma's, edukatieve programma's en algemene programma's. Ze zijn dusdanig van lengte dat ze allemaal in de I k versie van de Z X 8 1 passen. Helaas bleek bij het uitproberen van wat programmaatjes dat ze niet allemaal meteen goed liepen. Dit is waarschijnlijk het gevolg van wat zetfoutjes in de listings, dus er moet hier en daar nog wel wat gesleuteld worden om de zaak aan het draaien te krijgen. Het tweede boekje, zakboekje voor de Z X 8 1 , is een bundeling van de kennis die een ZX81-bezitter paraat zou moeten hebben, maar waarvan het toch teveel gevraagd is dit allemaal uit het hoofd te weten. Met dit boekje onder handbereik kan de gebruiker, zowel degene die in BASIC programmeert als degene die de machinetaal hanteert, snel een antwoord vinden op vragen die tussentijds opduiken. De gegevens zijn ondergebracht in de hoofdgroepen: algemeen, BASIC-systeem, hardware en machinetaal. Bovendien zijn een aantal programma's opgenomen voor het uitlezen van het geheugen, het testen van de ROM en het laden van machinetaalprogramma's. Toepassingen en spellen voor de Z X 8 1 , prijs: f 19,50 Zakboekje v o o r d e Z X 8 1 , prijs: f 14,50 Kluwer Technische Boeken B. V. Postbus 23 7400 GA Deventer (050 M)

50 praktische schakelingen met IC's Dit is echt een bijzonder aardig boekje voor de praktisch ingestelde "knutselgrage" hobbyist. Zoals de titel al aangeeft, bevat het 50 schakelingen die allemaal rond één of twee IC's zijn opgezet. De schakelingen zijn zonder uitzondering vrij eenvoudig van opzet en tamelijk kompakt. De auteur, dhr. J. Bron, heeft de begeleidende tekst zo beknopt mogelijk gehouden. Duidelijk gericht dus op de elektronica-hobbyist die aan de hand van een schema en een korte beschrijving een schakeling kan opbouwen. Een korte greep uit de inhoud: transistortester, gasmeter, aanraakdimmer, sirene, voeding, alarm en 50 W-versterker. Prijs f 16.50 De Muiderkring B. V. Postbus 10, 1400 AA Bussum (X017M)

Het gaat natuurlijk ook met potlood en papier, het doorgronden van de werking van digitale schakelingen. In het kader van DIGI-taal kan men strikt genomen volstaan met deze papieren aanpak. Maar zeg nou zelf: het is toch veel spannender om de schakelingen in de praktijk uit te proberen?! Vandaar de digi-trainer, een experimenteersysteem waarmee digitale schakelingen zeer snel kunnen worden opgebouwd, zonder te solderen. De digi-trainer is speciaal bedoeld als aanvulling op de serie DIGI-

DIGI-fraine een goedkoop digibol oefenterrein taal (waarin ook regelmatig verwezen wordt naar deze trainer). Maar het is natuurlijk ook mogelijk om andere digitale schakelingen met de digi-trainer uit te proberen. Op de experimenteerprint is plaats voor vijf IC's (geintegreerde schakelingen) met 14 aansluitpennen, en voor twee IC's met 16 aansluitpennen. Alle zeven IC's zijn van het goedkope TTL-type. Het is overigens niet de bedoeling dat de IC's op de print worden gesoldeerd, maar de bijbehorende IC-vóeten. Op deze manier is het mogelijk om IC's snel te verwisselen. De onderdelen volgens de onderdelenlijst hebben betrekking op de basisopbouw van de digi-trainer; in dat geval staan acht NEN- (NAND-)poorten en vier NOF(NOR-)poorten ter beschikking. (Over NEN en NOF hebben we het in deel 2 van DIGI-taal, elders in deze Elex). Met uitzondering van de

voedingsspanningsaansluitingen van I C 1 , I C 2 e n IC3, zijn alle in- en uitgangen van de IC's via de koperbanen van de print met soldeerpennen doorverbonden. De voor een bepaald experiment noodzakelijke verbindingen worden gerealiseerd met stukjes geïsoleerd draad, waarvan de uiteinden zijn voorzien van draadschoen-

tjes die over de soldeerpennen kunnen worden geschoven. Verder zijn er acht LED-indikatieschakelingen, waarmee bepaalde logische nivo's zichtbaar kunnen worden gemaakt. De " k a l e " p r i n t v o o r d e d i g i trainer is bij de betere onderdelenzaken verkrijgbaar. Het is echter ook mogelijk om de print bij ons te be-

stellen (zie elders in dit nummer). Er zijn drie mogelijkheden om de schakelingen op de print van voedingsspanning te voorzien: 1. Met een platte 4,5 Vbatterij. Weliswaar bedraagt de nominale voedingsspanning van TTL-IC's 5 volt, maar met een halve volt minder gaat het ook

o (O

Figuur 3. Het verloop van de koperbanen op de onderkant 1= "koperzijde") van de digitrajnerprint. Figuur 4. De onderdelenzijde van de digi-trainerprint. De print bestaat uit verschillende delen: een (niet altijd noodzakelijke) voeding, een achtvoudige LED-indikatieschakeling, een hoekje met twaalf poorten en vier IC-plaatsen die (nog) niet zijn ingevuld. Figuur 5. Naast een aantal enkelvoudige draadverbindingen zijn deze speciale draadverbindingen zeer welkom. Het aantal soideerpennen op de print kan hierdoor beperkt blijven. Onderdelenlijst R1 R9 Cl C2 Tl Dl

. . . R 8 = 180 n . . . R16= 1 k n = elko 100 M F 10 V . . . C 6 = lOOnF . . . T 8 = BC547B . . . D8 = rode LED

IC's (basisopbouw): I C 1 , IC2 = 74LS00 (vier NEN-poorten (NAND) per IC) 103 = 74LS02 (vier NOFpoorten (NOR) per IC) en verder: 196 soideerpennen, doorsnede 1,3 mm soepel geïsoleerd draad (doorsnede 1 mm) ten behoeve van: 10 draden met een lengte van 5 c m , 10 draden met een lengte van 15 c m , 5 draden met een lengte van 35 cm en 15 draden met een lengte van 10 cm (zie figuur 5) 71 draadschoentjes, binnendiameter 1,3 m m 5 IC-voeten met 14 pennen 2 IC-voeten met 16 pennen 1 digi-trainerprint Voeding: C7 =

10MF10V

C8=

I O O O M F 25

V

D9 . . . D 1 2 = 1N4001 IC8 = 7805 (5 volt-spanningsstabilisator) koelplaat voor IC8 (bijvoorbeeld type SK 13; 35 X 20 X 15 mm) boutje M3 X 10 met moer transformator 8 V 0,5 A (bijvoorbeeld beltrafo) met behuizing aan/uitschakelaar

nog wel. Verbind de korte aansluiting (+) van de batterij met de printpen " + " , en de lange aansluiting (—) nnet de printpen " O " . (Met twee paperclips kun je bijzonder handige aansluitingen op een platte 4,5 Vbatterij maken.) In het geval van batterijvoeding hoeven uiteraard de onderdelen voor de voeding (zie punt 2) niet op de print te worden gemonteerd. 2. Met behulp van de voeding op de print. Er wordt gebruik gemaakt van een 8 V-voedingstransformator, bijvoorbeeld een beltransformator. Houd bij de aansluiting van deze trafo rekening met de "omgangsregels" voor netspanning, zoals beschreven in Elextra. De voedingsschakeling zorgt voor een gestabiliseerde 5 Vvoedingsspanning. 3. Met een aparte 5 V-voeding. Ook in dit geval komen de voedingsonderdelen op de print te vervallen. In figuur 3 staat de plattegrond van de kopersporen van de digi-trainerprint. Het is mogelijk om op basis van deze tekening zélf een print te maken. (Hoe dat in zijn werk gaat, daar komen we in één van de volgende nummers op terug.) De andere kant van de print noemen we "onderdelenzijde"; f i guur 4 vertelt wat we daaronder verstaan. Op de onderdelenzijde is te zien waar de diverse onderdelen en soideerpennen komen te zitten; ook de plattegrond van de koperbanen is op deze kant aangebracht, zodat in een paar oogopslagen het hele schema van de digitrainer zichtbaar is. Overigens: de informatie op de onderdelenzijde is uitsluitend op de " o f f i c i ë l e " Elexprint aanwezig, niet op een doe-het-zelf-print. Het opbouwen van de schakeling van de digi-trainer is helemaal niet zo'n toer. Let wel op de juiste polariteit van de eiko's en verwissel de

aansluitdraden van de transistoren niet. Het IC type 7805 moet samen met een koelplaatje plat op de print worden bevestigd, met een M3-boutje plus moer. Voork o m onderling kontakt tussen de 7805-aansluitingen door over de drie aansluitdraden een stukje isolatiekous te schuiven. Zoals al eerder opgemerkt: soldeer niet rechtstreeks aan de IC's, maar gebruik ICvoetjes. Net als de IC's hebben de voetjes aan één kanteen oriëntatiepunt. Zorg er bij de montage van de IC-voeten voor dat dit punt samenvalt met de markering op het IC zelf. IC-voetjes zijn in allerlei kwaliteiten verkrijgbaar, inklusief slechte kwaliteit. Neem IC-voeten van goede kwaliteit, want anders bestaat het gevaar dat er na een paar keer IC's verwisselen kontaktproblemen optreden. Let er verder bij de montage op dat de aansluitpennen van de IC-voeten goed zijn gericht, want voor je er erg in hebt is één van de 14 of 16 pennen tijdens het inzetten verbogen, en dan kun je een goed elek-

trisch kontakt wel vergeten. Voor alle poortaansluitingen van I C 1 , IC2en IC3 zijn twee soideerpennen gereserveerd; alle aansluitingen van IC4, IC5, I C 6 e n IC7 gaan naar één soldeerpen (zie ook figuur 6a). Het kan voorkomen dat er meer verbindingen naar een bepaald punt moeten worden gemaakt dan er soideerpennen zijn. We hadden natuurlijk óók zoveel soideerpennen op de print kunnen plaatsen dat het geheel eruit zou zien als het spijkerbed van een fakir, maar er is ook een andere oplossing: zorg voor een assortiment aan draadverbingen, zoals in figuur 5 is geschetst, leder "draadboogje" in figuur 5 is 10 cm lang. Daarnaast is het handig om te beschikken over een aantal enkelvoudige draadverbindingen; dus stukjes soepel, geïsoleerd draad met lengten van 5, 15 en 35 cm (zie onderdelenlijst), die aan beide uiteinden zijn voorzien van een draadschoentje.

Het schema Over het in de figuren 6a en 6b getekende schema is niet

6a I tf g i

I i

R

! ^ 3 '

! !

V

)>•'

IC3 74LS02

6b 5V

(ï>)—1 ,

(4

C1

1

' M

C2

IC1 looy 10V

®/

C5

C4

C6

IC3

IC2 lOOn

?

A

C3 lOOn

lOOn

T

?

lOOn

s: 601X-6a

©\

I

/

5V

IC8 7805

8V~

<^ 1000 M 25V

®

D 9 . . . 0 1 2 = 1N4001

1N4001

R 9 . . . R16

zo gek veel op te merken. In figuur 6a gaat het om de basisopbouw, met acht NENpoorten en vier NOF-poort e n ; de IC's 4, 5, 6 en 7 zijn nog niet " i n g e v u l d " , dat k o m t nog naarmate D/GItaal (en de lezer) verder gevorderd is. Er zijn acht verschillende LED-indikatieschakelingen beschikbaar voor het zichtbaar maken van logische nivo's. De LED's worden via transistoren gestuurd, met als gevolg dat er niet zo veel stroom w o r d t onttrokken aan de te onderzoeken inof uitgangen. Een LED licht op zodra op de bijbehorende ingang (A . . . H in figuur 6b) een voldoende hoge spanning aanwezig is, bijvoorbeeld +b volt, oftewel "^". In dat geval loopt er namelijk een basisstroom door de weerstand van 1 kilo-ohm en als gevolg daar-

,,»-JL T l . . . T 8

A.-.HO—nr~iBC 547B Figuur 6. Het schema van de digi-trainer omvat de eigenlijke schakeling (figuur 6a) en hulpschakelingen (figuur 6b).

van een kollektorstroom, die de LED doet oplichten. Indien de spanning op een ingang A . . . H nul volt is, loopt die stroom er niet en blijft de LED gedoofd. Het voedingsgedeelte is op de print van de digi-trainer met een stippellijn aangegeven. De uit de transformator afkomstige wisselspanning wordt door D9 . . . D12 gelijkgericht. Kondensator C8 zorgt ervoor dat de gelijkgerichte spanning een betrekkelijk konstante waarde heeft. Helemaal echt konstant (op -1-5 volt) is de gelijkspanning pas aan de uitgang van IC8, een stabilisatie-IC dat kortsluitvast is, want het gaat niet kapot als de uitgangsspanning (per ongeluk) nul volt is. De kondensatoren C l . . . C6 zorgen ervoor dat de op de voedingsleidingen aanwezige stoorspanningen niet t o t de IC's zelf doordringen; zij vormen voor deze storingen een kortsluiting. Over het gebruik van de digitrainer valt verder niet zo veel meer te melden. O ja, één ding: voorkom direkte verbindingen tussen poortuitgangen en -1-5 volt, "massa" of andere poortuitgangen. Schakel de voedingsspanning pas in nadat de diverse verbindingen zijn gemaakt.

opladen of weggooien Nikkel-cadmium-akku's zijn de laatste tijd enorm in prijs gedaald. Veel voorkomende typen zijn nog maar drie tot vier keer zo duur als de vergelijkbare wegwerpbatterijen. Omdat NiCd-akku's tegenwoordig ook in dezelfde afmetingen te krijgen zijn als normale batterijen is vervanging het overwegen waard. Het daarbij behorende laadapparaat komt later nog aan de orde. De voor- en nadelen van droge batterijen en akku's zijn in tabel 1 opgesomd. Samengevat kunnen we zeggen dat toepassing van akku's

zinvol is bij een relatief groot stroomverbruik, bijvoorbeeld elektromotoren (modelbouw) en draagbare (radio) kassetterecorders, terwijl kleine verbruikers zoals klokken beter gevoed kunnen worden met batterijen. Bij omschakeling moet in aanmerking worden genomen dat de celspanning van nicads 0,3 V lager is dan van gewone batterijen. In de regel speelt dit echter geen rol omdat de ontwerpers van batterij-gevoede apparaten rekening hebben gehouden met het snel teruglopen van de batterijspan-

Tabel 1.

ning door de ontlading. De spanning van een nicad-akku is daarentegen zeer stabiel. Verder mogen nicads nooit zó ver ontladen worden als gewone batterijen, omdat dit ten koste gaat van de levensduur.

voor verschillende typen cellen. Als vuistregel kan worden aangehouden dat de maximale laadstroom ongeveer 1/10 van de kapaciteit is; dus een 1800 mAh cel moet met circa 180 mA worden geladen. De laadtijd bedraagt dan ongeveer 14 uur*. Akku's die tijdens bedrijf in serie staan geschakeld worden ook in serie geladen. Daarmee wordt bereikt dat de laadstroom, en dus de ladingstoestand, van alle cellen hetzelfde is. Figuur 1 toont een eenvoudige en goedkope schakeling van een laadapparaat. De

Laadapparaat Voor het laden van NiCdakku's is een speciaal laadapparaat nodig. Tijdens het laden moet de stroom binnen bepaalde grenzen blijven. In tabel 2 staan de waarden van de laadstroom Tabel 2.

wegwerpbatterijen

NiCd-akku's

aanschafkosten

laag

hoog (denk ook aan de lader)

gebruikskosten

hoog

kapaciteit (energieinhoud)

naam en internationale aanduiding

lEC-nr. van de batterij

lEC-nr. van de akku

penlight-cel AA

R6 (1,5 V I

KR 15/51 (1,2 V I

45 . . . 6 0

500 m A h

laag

hoog

laag (half zo groot als droge batterijen)

baby-cel C

R14 (1,5 V )

KR 2 7 / 5 0 (1,2 V)

120.,.200

1800 m A h

celspanning

1,5 V

1,2 V

mono-cel D

R20 (1,5V)

KR 3 5 / 6 2 (1,2 V)

1 2 0 . . . 400

4000 m A h

spanningsstabiliteit

slecht

goed 9 V type

kans o p lekken

ja

nee

6F22 (9V)

-

Tabel 1. De voor- en nadelen van batterijen en akku's. Figuur 1. De goedkope laadschakeling heeft slechts drie onderdelen: een trafo, een diode en een weerstand.

1N4001

laadstroom in m A

7 . . . 11

kapaciteit

110 m A h

Tabel 2. Met behulp van deze tabel kan men bepalen door welk type akku een bepaalde batterij vervangen kan worden en voor welke laadstroom de lader gedimensioneerd moet worden.

R*

UAkku

* 83635-1

zie tekst

door de trafo naar beneden getransformeerde netspanning wordt gelijkgericht en via een voorschakelweerstand op de akku aangesloten. De schakeling werkt alleen naar tevredenheid als de trafospanning voldoende hoog is. De voorschakelweerstand kan dan zo gedimensioneerd worden dat het grootste gedeelte van de spanning hierover valt en slechts een kleiner gedeelte over de akku. De grootte van de stroom wordt nu in hoofdzaak door die weerstand bepaald en blijft daarom vrij konstant. Ter bepaling van de weerstandswaarde w o r d t het diagram in figuur 2 gebruikt. Dit is samengesteld aan de hand van praktijkmetingen en heeft betrekking op een laadstroom van 120 m A , geschikt voor het laden van mono- en babycellen (zie tabel 1). We zullen het gebruik van het diagram met wat voorbeelden verduidelijken. Een 6 V akku (vijf babycellen) wordt geladen met een toevallig aanwezige 18 V treintrafo (wisselspanning). We bepalen eerst het snijpunt van de horizontale 18 V lijn en de schuine lijn die overeenkomt met een akkuspanning van 6 V. Gaan we vanaf dit snijpunt loodrecht naar beneden, dan lezen we beneden op de horizontale as een benodigde weerstandswaarde van 36 fi af. Deze waarde is echter moeilijk verkrijgbaar, dus kiezen we tussen de genormeerde waarden 33 fi of 39 ^2. Elke trafospanning, als deze maar niet te laag is, kan dus gebruikt worden door de voorschakelweerstand hierop aan te passen. Voor akku's die met een andere stroom dan de 120 m A waarvoor het diagram geldt geladen moeten worden, kan de weerstandswaarde eenvoudig omgerekend worden. Stel dat de 6 V akku uit ons voorbeeld niet

Figuur 2. Diagram voor de bepaling van de grootte van de voorschakelweerstand. trafospanning

,6V

SAV

Akku 7,2V fe.OV

^,8V

3,6V

iVeff

Figuur 3. De laadschakeling wordt "zwevend" bedraad. Denk bij de inbouw aan de "netspanningsregels" (zie "elextra").

laaduteerstand

uit vijf baby- maar uit vijf penlightcellen bestond. Deze moeten met 50 mA geladen worden en daarom is een grotere voorschakelweerstand nodig. Deze wordt n u :

36 n •

^-^-^ = 86,4 n 50 mA

De dichtstbijliggende genormeerde waarde is 82 J2. Voorbeeld 2: Een 9 V akku (9,6 V) wordt met een 20 V trafo geladen met een laadstroom van 10 mA. Bepaal eerst weer het snijpunt van de horizontale 20 V lijn met de schuine 9,6 V lijn. De bij dit punt behorende weerstandswaarde is 28 12. Deze waarde moeten we nu nog omrekenen voor de kleinere laadstroom. 120 mA 336 n 10 m A Een weerstand met een standaardwaarde van 330 S2 is dus in dit geval geschikt. Het gebruik van 1 watt weerstanden moet worden aangeraden, omdat anders het risico bestaat dat ze te heet worden. Als diode kan een goedkope 1N4001 dienen. De spanningswaarde uit het diagram heeft betrekking op de echte trafospanning (effektieve waarde) die dik-

wijls hoger is dan de opgegeven waarde. In twijfelgevallen kan de spanning het beste even nagemeten worden met een multimeter (op wisselspanningsbereik). Ook is het kontroleren van de laadstroom als de lader voor het eerst gebruikt wordt aan te bevelen. Kleine afwijkingen zijn niet erg, maar mocht de laadstroom bijvoorbeeld veel te groot zijn dan moet de voorschakelweerstand in waarde verhoogd worden. De beschreven schakeling is slechts voor één bepaald

akkupakket, afhankelijk van soort en aantal cellen. Elders in dit nummer is een luxere NiCd-lader beschreven waarmee, zonder lastige berekeningen, praktisch alle akku's geladen kunnen worden. • Vuistregel voor de laadtijd: 1,4 .

kapaciteit laadstroom

Voorbeeld; Een 4000 m A h monocel w o r d t met 200 m A geladen. , ^ 4000 m A h „„ 1,4 • = 28 uur

200 mA

28 J2

o UI

jungle-ampèremefer Onderstaand recept zal misschien nog eens van onschatbare waarde blijken te zijn voor een van de vele wereldreizigers, die zich ongetwijfeld onder onze lezers bevinden. Het stelt hem (of haar) namelijk in staat om zonder elektronische meetapparatuur midden in woestijn of oerwoud gelijkstromen te meten en zelfs de polariteit ervan te bepalen. Er is alleen een kompas voor nodig en anderhalve meter geïsoleerd draad. Het eerste heeft

iedere globetrotter altijd bij zich, het laatste is vast en zeker wel onder de motorkap van de Landrover te vinden. Ongeveer tien windingen draad worden gelijkmatig om het kompas gewikkeld. Dan leggen we het kompas neer en we draaien het geheel zo dat kompasnaald en windingen evenwijdig lopen {figuur 1). Zodra er nu een stroom gaat lopen door de draad, zal de naald uitslaan. Bij het door ons geteste model kwam een uitslag van

1

Figuur 1. De jungle-ampèremeter is snel gemaakt: tien windingen draad worden om het kompas gewikkeld. Figuur 2. Afhankelijk van de stroomrichting door de draad wijkt de kompasnaald af naar het westen of naar het oosten. Figuur 3. Op de kompasnaald werkt zowel het magneetveld van de aarde als het veld van de spoel. Hoe groter de stroom, des te sterker wordt de naald in de richting van het veld van de spoel getrokken.

83637X-1

60° overeen met een stroom van 200 mA. De richting van de uitslag hangt af van de polariteit van de stroom en van de wikkelrichting van de spoel (figuur 2). Hoe meer windingen er o m het kompas gelegd worden, des te gevoeliger reageert de naald. Een model met 36 windingen (dun draad, 5 meter lang) sloeg reeds bij 50 mA meer dan 60° uit. Aangemoedigd door dit sukses probeerden we het ook nog met lOOwindingen; helaas was toen de kompasnaald niet meer te zien.

Hoe werkt het? Op school leerden we dat de Noordpool van de aarde (die een magnetische zuidpool is) overal de noordpool van een kompasnaald aantrekt. De aarde heeft dus een magnetisch veld; een spoel waar een stroom doorheen loopt heeft dat ook. Bij onze jungle-ampèremeter staan die twee velden haaks op elkaar, omdat de lengteas van de spoel oost-west ligt (figuur 3). Het magneet-

veld van de spoel trekt daarom de naald uit de noord-zuidrichting. Die trekkracht zal groter zijn bij een grotere stroom en/of meer windingen. In feite w o r d t de veldsterkte van de spoel vergeleken met de veldsterkte van het aardmagnetisme; bij een " e c h t e " ampèremeter fungeren spiraalveertjes als tegenkracht. De jungle-ampèremeter kan worden geijkt door hem in serie te schakelen met een universeelmeter. Bij verschillende stroomsterkten kunnen we dan de uitslag van de kompasnaald noteren. In tabel 1 hebben we dat gedaan met ons proefmodel.

magneetveld van da aarde

magneetveld van de spoel

Tabel 1.

83637X-3

uitslag 25° 32° 45° 56° 67°

stroom 15 20 30 40 50

mA mA mA mA mA

Het blijft overigens behelpen: de jungle-ampèremeter is niet alleen onhandig en onnauwkeurig, de gevoelig-

heid laat ook te wensen over. Gangbare universeelmeters zijn duizenden malen gevoeliger.

<^=M^ ptKbcncl-monbge De montage van printen in een kast bezorgt veel hobbyelektronici meer moeilijkheden dan het opbouwen van de printen zelf. Door toepassing van dubbelzijdig plakband, zoals dat gebruikt wordt bij het leggen van vloerbedekking, kan de bevestiging van kleinere prin-

ten vereenvoudigd worden. Van het band worden stukjes afgesneden van ca. 1 cm in het vierkant. Op elk van de vier hoeken van de print (koperzijde) wordt nu een stukje geplakt. Hierop worden houtblokjes van 4 . . . 5 mm dikte geplaatst en daarop weer een stukje

9479 a3629X-1

dubbelzijdig plakband. Op deze wijze heeft de print zelfklevende voetjes gekregen en kan nu in de gewenste positie op de bodem van de behuizing geplakt worden. De tekening verduidelijkt hoe dit er in praktijk uitziet. Bij de beschreven montage

vervalt niet alleen het boren van de bevestigingsgaten, ook voorkomt het sponzige plakband dat de print te zeer t r i l t wanneer tegen de behuizing gestoten wordt.

remlichtkonhole Het middelpunt van deze schakeling, waarmee de stroom door een leiding kan worden gekontroleerd zonder die leiding te onderbreken, wordt gevormd door een reed-relais. "Reed" is het Engelse woord voor "riet", de grassoort die zo goed in plassen en sloten gedijt. De vorm van een reed-relais lijkt veel op die van de bekende "rietsigaar". In figuur 1 zien we zo'n relais. Het bestaat uit een glazen buisje waarin twee ijzeren kontaktstrips zijn ingesmolten. De uiteinden van die strips overlappen elkaar en ze liggen bijna tegen elkaar aan. Komt er een voldoende sterk magneetveld in de buurt, dan worden de strips gemagnetiseerd, ze trekken elkaar aan en het kontakt is tot stand gebracht. Permanent magnetisch worden de strips echter niet; als het uitwendige magneetveld verdwijnt, laten ze elkaar

door hun eigen veerkracht weer los. Het buisje is gevuld met een speciaal gas om oxideren en inbranden van de kontakten te voorkomen. Het uitwendige magneetveld wordt opgewekt door een spoel die om het glazen buisje heen gewikkeld wordt. Hoeveel stroom er door de spoel moet lopen om de kontakten te laten sluiten kunnen we gemakkelijk uitrekenen als we de ampère-windingen-waarde van het relais weten. De stroom door de spoel (in ampère) maal het aantal windingen moet minstens die waarde hebben. Een reed-relais van 50 AW zal dus kontakt maken als de stroom 1 A bedraagt en het aantal windingen 50, maar ook bij een stroom van 50 A en 1 winding, en eveneens bij een stroom van 10 mA en 5000 windingen. Relais voor hoge stromen zijn op die manier dus gemakkelijk

1

•12V

Figuur 1. Een reed-relais. De kontakten sluiten als er een stroom loopt door de spoel. Figuur 2 . Oe LED licht op als er genoeg stroom door de wikkeling loopt. Figuur 3. Oe LED wordt in het dashboard ingebouwd en geeft aan of beide remlichten branden.

te maken. Zeer gevoelige reed-relais met veel windingen zijn gelukkig ook kompleet met spoel verkrijgbaar.

Remlichtkontrole Het wel zeer eenvoudige principe van de kontroleschakeling vinden we in figuur 2. Om het relais is de stroomvoerende draad van de remlichten gewikkeld. De kontakten van het reedrelais staan in serie met een LED en een weerstand. Die laatste dient alleen om de stroom door de LED te begrenzen. Als de stroom door de spoel groot genoeg is, sluiten de kontakten en de LED licht op. In de remlichten van een auto zitten lampjes van 18 watt. Het totale verbruik is dus 36 watt. Delen we dat vermogen door de boordspanning dan vinden we de stroom die de twee lampjes samen opnemen:

36 W _ 3J 12V

A A

Als we een relais gebruiken van 50 AW, dan hebben we 50 : 3 = 16,6 windingen nodig. Voor alle zekerheid nemen we er dan 20. Het is niet verstandig die zekerheidsfaktor te groot te nemen: bij bijvoorbeeld 30 windingen is het in het geheel niet uitgesloten dat het relais ook aanspreekt als er maar één remlicht brandt, wat natuurlijk absoluut niet de bedoeling is. Voor relais met een andere AW-waarde dan 50 moet bovenstaande berekening aangepast worden. Als de AW-waarde helemaal niet bekend ist, zit er niets anders op dan experimenteel het aantal windipgen te bepalen. Meestal zal het tussen de 15 en 40 liggen. Figuur 3 en figuur 4 laten zien hoe de schakeling in de auto kan worden ingebouwd. In figuur 3 licht de LED iedere keer op als er geremd wordt, ten teken dat de remlichten goed funktioneren. Wie dat te zenuwslopend vindt kan zijn toevlucht nemen tot

de schakeling van figuur 4. De LED licht daar alleen op als er iets niet in orde is. Als beide remlichten wel branden, wordt de LED kortgesloten door het relais. R1 moet nu achter de remlichtschakelaar worden aangesloten, anders brandt de LED konstant, ook als er niet geremd wordt. Een schakeling die in een auto wordt ingebouwd moet stevig zijn en goed bestand tegen trillingen. Als de remlichtkabel te kort is om het reed-kontakt ermee te kunnen bewikkelen, moet hij verlengd worden. Uit veiligheidsoverwegingen moet daarvoor een gei'soleerde kabel worden gebruikt met dezelfde doorsnede als de bestaande remlichtkabel. Verbindingen moeten worden gemaakt met behulp van vlakke stekkertjes en kabelschoentjes, die in iedere garage verkrijgbaar zijn. Het prototype (figuur 5 en 6) hebben we gebouwd op

een Elex-print, formaat 1. Het reed-relais werd na het bewikkelen met twee korte draadbeugels aan de print gesoldeerd. De draadeinden van de spoel zijn voorzien van kabeloogjes, die met twee M3-bouten vastgeschroefd zitten op twee vlakke stekkertjes. Na inbouw in de auto worden daarop kabelschoentjes geschoven. De middelste stekker op de foto is voor de massa-aansluiting van de LED. Als alles in de auto gemonteerd is, kunnen we de schakeling testen. Zijn we volgens figuur 3 te werk gegaan, dan moet een trap op het rempedaal de LED doen branden. Daarna verwijderen we tijdelijk het lampje uit een van de remlichten en proberen het nog eens; de LED mag nu niet oplichten. Bij de schakeling van figuur 4 is het natuurlijk net andersom. Met dezelfde schakeling kunnen ook andere stroomverbruikers, bijvoorbeeld de

470 n LED groen in figuur 3 rood in figuur 4 S1 = reed-kontakt (ongeveer 50 AW) montagemateriaal soepel montagedraad eventueel Elex-print formaat 1

koplampen, gekontroleerd worden. Bij het aanschaffen van een reed-relais dient erop gelet te worden dat de kontakten minstens 30 mA kunnen schakelen. De AW-waarde moet zo klein mogelijk zijn; het valt namelijk niet mee, veel windingen van de vrij stugge autokabel op een fatsoenlijke manier om het glazen buisje heen te krijgen. Geschikte reed-kontakten kosten 3 tot 6 gulden.

Figuur 4 . Bij deze enigszins gewijzigde schakeling brandt de LED alleen als de remlichten defekt zijn. Figuur 5. Het prototype van de remlichtkontrole op een Elexprint. Figuur 6. Zo worden de onderdelen van figuur 4 met elkaar verbonden.

^ransisbrlesl^er Transistors zijn stroomversterkers. Een stroom die in de basis vloeit, opent de kollektor/emitter-overgang. Daardoor gaat er een kollektorstroom lopen die een veelvoud is van de basisstroom. In figuur 2 zijn beide stroomkringen getekend: links die van de basisstroom, die de transistor stuurt, rectits de kollektorstroomkring. De vergelijking met een kraan ligt

Figuur 1. De bediening van de transistortester is eenvoudig: de transistor aansluiten, inschakelen en aan de knop draaien totdat de LED oplicht.

voor de hand; de basisstroom draait hem geheel of gedeeltelijk open en reguleert zo de kollektorstroom. Helemaal juist is die vergelijking niet: hoeveel water er uit de kraan stroomt is namelijk ook afhankelijk van de druk; de kollektorstroom door een transistor daarentegen wordt uitsluitend bepaald door de basisstroom en Is niet afhankelijk van het

spanningsverschil tussen koliektor en emitter. De verhouding tussen de twee stromen, dus het aantal malen dat de kollektorstroom groter is dan de basisstroom, noemt men de stroomversterkingsfaktor B* (spreek uit; bèta). B =

kollektorstroom basisstroom

Omdat deze B de beiangrijk-

ste eigenschap is van een transistor, zou het gunstig zijn als B voor ieder type een vaste waarde had. Helaas is dat niet zo: de stroomversterkingsfaktoren lopen van exemplaar tot exemplaar flink uiteen. Wie precies wil weten waar hij aan toe is, moet dus met een transistortester de 6 van het desbetreffende exemplaar nameten. De transistortester die wij hier voorstellen is eenvoudig, goedkoop en geschikt voor alle gangbare typen NPNtransistors. Het vereenvoudigde schema (figuur 3) laat zien hoe het geheel is opgebouwd. De te testen transistor is aangeduid met TT. Een stroombronschakeling zorgt ervoor dat de basisstroom van TT altijd 10/iA bedraagt. De kollektorstroom IC is B maal lO^tA. Deze stroom veroorzaakt een spanningsval over R3. De spanning over R3, die dus afhankelijk is van de B van de te testen transistor, wordt met behulp van een komparator, IC 1, gemeten. Zo'n elektronische meting is een aantrekkelijk alternatief voor een draaispoelmeter, die de schakeling veel duurder zou maken. De komparator (spanningsvergelijker) doet precies wat de naam aangeeft: hij vergelijkt de spanning over Rl met een instelbare spanning (in het vereenvoudigde schema aangegeven als een ,,regelbare batterij"). Als beide spanningen gelijk zijn, licht de LED op, en we kunnen op de schaal van de instelbare spanningsbron de stroomversterking B aflezen.

NPN-TRANSISTOR

Het schema Figuur 4 geeft het volledige schema. De konstante stroombron bestaat uit de

KOLLEKTOR

Figuur 2. De basisstroom bepaalt de kollektorstroom. In de emitter komen de twee stromen samen. KOLLEKTORSTROOM

83651X-2

* ö wordt ook de gelijkstroomversterkingsfaktor genoemd. Er zijn verschillende definities van de stroomversterking, die verkregen worden met behulp van telkens andere meetmetoden. Bovengenoemde j3 Is hetzelfde als hfg.

IOMA "

•r — 4 ^ -

^€)

KOMPARATOR

ic TT

10 M A

I — ^ _

-®

N^

© 19 V

Flguur 3. Het principeschema. Een stroombron zorgt voor de basisstroom van de testtransist o r (TT). De kollektorstroom wordt gemeten aan de hand van de spanningsval over R3.

Figuur 4. Het volledige schema. Opamp IC1 k i j k t wanneer de spanningen over PI en R3 gelijk zijn.

Figuur 5. Een 9-V-batterij verzorgt de voeding van de transistort ester.

komponenten R1, R2, Dl en 11. Hoe zo'n konstante stroombron werkt, wordt elders in dit tijdschrift uitvoeriger uiteengezet. In het kort komt het hierop neer dat de zenerdiode Dl de spanning over de emitterweerstand R1 stabiliseert. Het gevolg daarvan is een konstante kollektorstroom. Die bedraagt, zoals gezegd, lO/xA en loopt door de basis van TT naar de minpool van de batterij. De kollektorstroom van TT veroorzaakt dan een spanningsval over R3. Een voorbeeld: als TT een stroomversterkingsfaktor van 200 heeft, bedraagt de kollektorstroom: 200 X l O ^ A = 2 mA. Over R3 staat een spanning van 2 mA X 1 k f i = 2 V. Deze spanning ligt ook aan de inverterende ingang van IC1. De niet-inverterende ingang is verbonden met de loper van potmeter P I . Deze potmeter ligt parallel aan zenerdiode D l , zodat de nietinverterende ingang van het IC, afhankelijk van de stand van de potmeter, een spanning krijgt toegevoerd die kan variëren tussen O V en de zenerspanning, 4,7 V (steeds gemeten ten opzichte

van de plusleiding!) Het spanningsverschil tussen inverterende en nietinverterende ingang wordt door IC1 enige honderdduizenden malen versterkt. Dat versterken moeten we met een korreltje zout nemen; de versterkte spanning kan nooit hoger worden dan de 9 V van de voedingsspanning en nooit lager dan O V. Uitgaande van een versterkingsfaktor van 100.000 betekent dat, dat alleen spanningsverschillen tot plus of min 45/^V werkelijk versterkt worden; is het verschil groter, dan verschijnt er aan de uitgang van het IC nul of negen volt. Is het O V, dan gaat de LED ,,branden", is het 9 V, dan gaat hij uit. Het branden van de LED geeft dus aan dat de van de potmeter afkomstige spanning ten opzichte van de plusleiding groter is dan de spanningsval over R3. Precies op de grens tussen branden en niet branden van de LED zijn de spanningen aan de ingangen van het IC gelijk.

Bouwbeschrijving De hele schakeling van de tester is zo klein dat zij ge-

I ! • I i j I I ^

Onderdelenlijst R1 = 390 k R2 = 680 n R3 = 1 k R4 = 390 S2 PI = 500 k lineair Dl = zenerdiode 4,7 VI 400 mW D2 = LED

8

• T1 = BC 557 B j IC 1 = LF 356 ; SI = aan/uit-schakelaar

I

83651X-7

makkelijk op een haive Eiexprint, formaat 1, past. De andere heift kan worden afgezaagd om er bijvoorbeeld naderhand de PNP-versie van de transistortester op te bouwen. De bouwtekening geeft duidelijk aan, waar de diverse komponenten moeten komen. Verbindingsdraden worden van een stukje isolatie ontdaan, vanaf de komponentenzijde door de print gestoken en aan de onderkant vastgesoldeerd. De uiteinden van soepel montagedraad moeten goed in eikaar gedraaid worden alvorens ze door het printgat gestoken worden, anders kunnen zich draadjes afsplitsen en kontakt maken met andere onderdelen, wat de werking van de schakeling meestal niet ten goede komt. Voor het bevestigen van de LED aan de behuizing zijn er plastic klemringen. Drie verschillend gekleurde draden met mini-krokodil-klemmetjes voor het aansluiten van de testtransistor zijn gemerkt met E, B en C. De opamp LF 356 kan eventueel worden vervangen door een TL 081. Een 741 doet het ook, maar daarmee kunnen geen transistors met B-

)9 V

• Diversen: j 1 Elex-print, formaat 1 1 batterijclip 1 9V-batterij 3 krokodilklemmen 1 LED-klemring 1 potmeter 100 k, lineair (voor het ijken) kastje, draaiknop, ; montagemateriaal

waarden onder 120 getest worden. Deze waarden komen bij power-transistors veel voor. Bij het inzetten van het IC moet gelet worden op de markering die zich bij pen 1 bevindt; die moet naar het woord „Elex" op de print wijzen. Voor het inzetten moeten de pootjes van het IC voorzichtig wat naar binnen gebogen worden, anders passen ze niet in het voetje.

IJken Tenslotte wordt de schaal van PI voorzien van de Bwaarden. Eerst moeten we daarvoor precies weten, hoeveel stroom T l door de basis van de testtransistor stuurt. De universeelmeter (uAbereik) wordt in plaats van TT verbonden met de aansluitingen B {-!-) en E ( - ) . Zie ook figuur 6. De gemeten stroom zal waarschijnlijk niet precies 10//A zijn; we lezen de gevonden waarde zo nauwkeurig mogelijk af en noteren die. Daarna wordt de universeelmeter samen met een lineaire potmeter van 100 k Ï2 aangesloten tussen de punten C en E (figuur 7), Met deze testschakeling simuleren we verschillende kollektorstromen tus-

Figuur 6. Zo wordt de stroom van de konstante stroombron gemeten.

Figuur 7. Met een potmeter en een universeelmeter wordt de schaal van de tester geijkt.

Figuur 8. Deze versie voor het testen van PNP-transistors werkt net zo als de andere schakeling.

sen 0,25 mA en 4,5 mA in stapjes van 0,25 mA. Na ledere stap wordt de stand van potmeter PI waarbij de LED uitgaat, gemarkeerd en voorzien van de B-waarde. De eerste B-waarde is 25 en dan gaat het met stappen van 25 omhoog tot 450. Het voorgaande geldt alleen als de basisstroom precies 10uA was. Zo niet, dan komt er enig rekenwerk aan te pas. Een voorbeeld: de basisstroom is 11/iA. Om de plaats voor de markering van B = 25 te vinden, vermenigvuldigen we die 11/LiA met 25. We vinden dan 0,275 mA. Die waarde stellen we met behulp van de testschakeling in en dan draaien we aan PI totdat de LED uitgaat.

PN P-tester De schakeling in figuur 8 funktloneert precies als boven besproken. Omdat echter de stroombron omgedraaid is, kunnen niet deze schakeling PNP-transistoren getest worden.

de draalspoelmefer De elders in dit nummer beschreven jungle-ampèremeter toont de principiële werking van alle klassieke wijzermeetinstrumenten. De meetstroom veroorzaakt in een spoel een bepaald magnetisch veld dat met een tweede magnetisch veld w o r d t vergeleken. Terwijl bij de jungle-ampèremeter het aardmagnetisme als vergelijkend veld diende, w o r d t bij "echte" meetinstrumenten een ingebouwde permanente magneet gebruikt. Figuur 1 laat een algemeen voorkomende konstruktie van het zogenaamde draaispoelmeetinstrument zien. Voor het magnetische veld waarmee vergeleken wordt zorgt een hoefijzervormige

magneet. Om de afstand tussen de twee polen niet te groot te maken is hiertussen nog een cilindertje van magnetisch geleidend materiaal geplaatst. Het magneetveld verdeelt zich nu regelmatig over de smalle luchtspleet (zie figuur 2), waarin ook

de meetspoel beweegt. Dit spoeltje is dus, anders dan bij de jungle-ampèremeter, draaibaar bevestigd en verbonden met de wijzer. Om de meter zo gevoelig mogelijk te maken heeft het spoeltje een groot aantal windingen van erg fijn draad. De stroomtoevoer geschiedt via een fragiel spiraalveertje dat meteen zorgt voor een tegenwerkende kracht op het draaibare spoeltje met wijzer. Naarmate de stroom door het spoeltje groter is, is het opgewekte magnetische veld sterker. Daardoor draait de spoel krachtiger tegen de veerkracht in en zal de wijzer verder uitslaan. Loopt er geen stroom door het spoeltje dan draait het veertje de wijzer terug naar nul. Een tegengesteld gerichte stroom door de spoel zal de wijzer de andere kant doen uitslaan. Instrumenten met een lange wijzer hebben bovendien nog een soort vaantje dat, vanwege de luchtweerstand die het ondervindt, zorgt voor het dempen van heftige wijzerbewegingen. Het tekensymbool van een draaispoeimeter is weergegeven in figuur 3.

O

©—o 83636X-3

83636X-1

Slechts zelden worden draaispoelmeters rechtstreeks aangesloten. Ze zijn zo gevoelig (een goede meter heeft bij 25 /zA al maximale wijzeruitslag) dat voor de meeste toepassingen door middel van weerstanden een aanpassing moet worden gemaakt. In een universeelmeter zijn deze weerstanden al ingebouwd.

Parallelweerstand (shunt)

•-0

Figuur 4 maakt de taak van de parallelweerstand duidelijk die het meten van grotere stromen mogelijk maakt. Een deel van de te meten stroom wordt omgeleid en zodoende wordt de meter zelf behoed voor overbelasting. Omdat nu slechts een deel van de totale stroom door de eigenlijke meter loopt moet de schaal opnieuw geijkt worden.

Serieweerstand Spanningen worden gemeten door in serie met het instrument een weerstand op te nemen (zie figuur 5).

a

, voorschaketweerstand

meetspanning

a

83636X 5

Zoals bekend zal er een stroom gaan lopen afhankelijk van de aangelegde spanning en de totale weerstand (voorschakelweerstand plus weerstand van de meter); alweer die wet van O h m . De stroom die loopt is dus een maat voor de aangelegde spanning en dit kan in volts worden aangegeven op een aangepaste schaal.

In het jaar 1885 verwekte Konrad Röntgen sensatie met een f o t o waarop iets zichtbaar was, wat nog nooit iemand had gezien; de beenderen in de hand van een levende mens. Röntgen bewees daarmee dat er een straling bestaat die verwant is met licht, maar een veel groter doordringingsvermogen heeft. Deze straling, later naar haar ontdekker Röntgenstraling genoemd, doordringt het menselijk lichaam en kan een fotoplaat belichten. Botten en andere weefsels met een relatief grote dichtheid houden de stralen echter gedeeltelijk tegen, zodat er op de lichtgevoelige plaat een schaduwbeeld ontstaat. Figuur 1 t o o n t een Röntgenaf beeld ing van de borstkas.

te kunnen onderscheiden maakt gebruik van twee Röntgenopnamen, bijvoorbeeld een van voren en een van opzij. Een afwijking in een van die organen, zoals een tumor, kan dan beter gelokaliseerd worden. Maar ook op die tweede f o t o liggen weer afbeeldingen over elkaar heen, zij het in een andere richting. Een erg duidelijk beeld krijgen we dus nog steeds niet. De gedachte die er achter zit is wel een stap in de goede richting: meer opnamen geven ook meer informatie. Uiteindelijk heeft dit geleid t o t de ontwikkeling van de computertomograaf (figuur 2).

De tomograaf Een gewoon Röntgenapparaat zendt een stralenkegel

computertomoqofie

Röntgenstralen kunnen levensgevaarlijk zijn; hun ontdekker kwam erdoor o m het leven. Toch is het Röntgenapparaat tegenwoordig één van de belangrijkste hulpmiddelen in de medische diagnostiek. Het heeft evenwel twee nadelen: 1. Organen die over elkaar heen liggen, kunnen moeilijk onderscheiden worden. Bij een doorlichting van de longen bijvoorbeeld worden de ribben, de wervelkolom en het hart ook afgebeeld. Op de f o t o overlappen al die afbeeldingen elkaar. 2. Verschillende organen kunnen eenzelfde afschermende werking op de Röntgenstraling hebben. Op de f o t o hebben ze dan dezelfde grijswaarde. Een eenvoudige metode om over elkaar liggende organen toch van elkaar

uit, die de gehele oppervlakte van de fotoplaat in één keer belicht. De Röntgenbuis van de tomograaf geeft straling af in de vorm van een brede, dunne waaier (figuur 3). Die stralenwaaier wordt, nadat hij door het lichaam van de patiënt is gegaan, niet opgevangen door een fotoplaat (daar zou alleen maar een lange, dunne streep op te zien zijn) maar door een rij van 256 of 512 detektoren, die gevoelig zijn voor Röntgenstraling. Ze zetten die straling om in elektrische meetwaarden en geven die door naar een computer. Röntgenbuis en detektoren zijn in een ringvormige konstruktie onbeweeglijk ten opzichte van elkaar opgesteld. Het te onderzoeken lichaamsgedeelte van de patiënt bevindt zich in het middelpunt van die

ring. Als het tomogram wordt gemaakt, draait de hele ring eenmaal om de patiënt heen. Tijdens die omwenteling geeft de Röntgenbuis enige honderden straiingsimpulsen af. Die impulsen zijn zo kort mogelijk om de stralingsdosis voor de patiënt niet te hoog te laten oplopen. Tijdens iedere impuls meet iedere detektor de overgebleven straling; al die meetgegevens (en dat zijn er heel wat!) worden in het geheugen van de computer opgeslagen. De computer vergelijkt dan alle gegevens met elkaar en stelt een beeld samen, dat op een monitor zichtbaar gemaakt wordt. Dat beeld is een doorsnede van het lichaamsvlak, dat zich in de stralenwaaier bevond. Figuur 5 is een typisch voorbeeld. Het is een doorsnede van de romp ter hoogte van de nieren. Duidelijk is links de lever te zien, in het midden de wervelkolom, daarnaast de beide nieren en rechts de milt. Rechts boven bevindt zich de half gevulde maag. Omdat ieder punt van de doorsnede meerdere malen doorgelicht is, kan men met dit apparaat ook weefsels onderscheiden die wenig van elkaar verschillen en die op een klassieke Röntgenfoto allemaal dezelfde grijstint zouden hebben.

De computer De opgaven van de computer z i j n ; — het opslaan van de detektorwaarden in het geheugen; — het samenstellen van het beeld aan de hand van de meetwaarden; — het besturen van de gehele installatie. Een eenvoudig voorbeeld kan duidelijk maken hoe de computer van al die

detektorwaarden een beeld maakt. Figuur 6 geeft een doorsnede die bestaat uit witte en zwarte vierkantjes. We veronderstellen even dat ze, net als de organen in het lichaam, van buiten niet te zien zijn. Een vereenvoudigde tomograaf moet nu gaan uitzoeken hoe de zaak precies in elkaar zit. Eerst gaan we doorlichten vanaf de bovenkant (figuur 6a). De drie onderliggende detektoren meten het schaduwbeeld. Veel wijzer worden we daar nog niet van. De tweede opname wordt van links gemaakt (figuur 6b). Uit de gegevens die we dan hebben kunnen we de konklusie trekken dat één van de vijf verdelingen van figuur 6c de juiste moet zijn. Een diagonale doorlichting tenslotte (figuur 6d) laat zien dat er op de middenas drie zwarte vierkantjes liggen; alleen de derde verdeling van f i guur 6c kan dus goed zijn. Wie dit voorbeeld aandachtig heeft gevolgd, begrijpt dat voor verdelingen met meer elementen een computer beslist geen overbodige luxe is. Het is trouwens geen toeval dat er in ons voorbeeld drie metingen nodig waren: uit drie tests met ieder drie meetwaarden komen negen gegevens, en dat is voldoende om achter de verdeling van die negen velden te komen. Bij een echte tomograaf hebben de " v e l d e n " een afmeting van ongeveer 1 mm-^; we spreken dan ook van beeldpunten. Het oplossend vermogen, dat is het aantal punten waaruit het beeld bestaat, kan op de hiervoor beschreven manier worden berekend. De computertomograaf SOMATOM van Siemens heeft een rij van 512 detektoren. Het aantal opnamen

SUMftTOM

DR3 FROHT H-'SP

1 6 •• 5 3 •• 5 4 D L. 1 =010 SCAN 13

TI KV MS SL.

^. %i 4 6 0 S

I

straler

I

••CJ 1 I i

I

straler

L

a n

,

—

t

—

tijdens de onriwenteling is instelbaar op 240, 360, 480, 720 of 1440. Het oplossend vermogen is dus minstens 5 1 2 x 2 4 0 = 122880 beeldpunten: het maximum 512 X 1440 = 737280. Ter vergelijking: een televisiebeeld bestaat uit 440833 beeldpunten. Met het verwerken van de data begint de computer al tijdens de omwenteling. De omwentelingstijd moet zo kort mogelijk zijn, om bewegingsonscherpte te voorkomen. De snelste omloop (240 opnamen) d u u r t 1,4 sek., de langzaamste 14 sek. Er moet dus extreem snel gerekend worden. Moderne tomografen kunnen ook lengtedoorsneden produceren en zelfs driedimensionale beelden zijn mogelijk. Daarvoor w o r d t een serie doorsneden gemaakt, waarbij het bed van de patiënt na iedere opname een stukje w o r d t verschoven. De computer stelt weer het totaalbeeld samen. Over de gehele wereld zijn inmiddels meer dan 2500 computertomografen geïnstalleerd. Dat het er niet meer zijn, zal wel aan de hoge prijs liggen. Exklusief de inrichting van de benodigde ruimte kost een komplete installatie tussen 2 en 3 miljoen gulden. Het spreekt vanzelf dat ook de patiënt zijn steentje zal moeten bijdragen aan deze hoge aanschaffingsprijs; een computertomografie is veel duurder dan een gewone Röntgenopname.

lineaire olimmefer Met iedere nnultimeter kunnen weerstanden gemeten worden. Erg nauwkeurig gaat dat niet. Met name de

hogere weerstandswaarden liggen erg dicht bij elkaar en bovendien zitten ze aan het begin van de schaalverde-

ling, waar een draaispoelmeter toch al niet op zijn nauwkeurigst is. Het hier beschreven ontwerp heeft

1 >l-:

'\

1

1

/

•

/

\ T \ ^ Mm CLA'

:•!:, ;;2£

!

• •.::s-«is.

#

Figuur 1. Dit model van de lineaire ohmmeter is uitgerust met een draaispoelmeter. De schakeling kan ook worden uitgevoerd als voorzetapparaat voor de multimeter. Figuur 2. De principeschakeling van de ohmmeter. Het batterijsymbool staat hier in de plaats van de spanningsbron met de zenerdiode.

5,6V

deze nadelen niet; deze eenvoudige elektronische schakeling met één IC maakt de schaal lineair (figuur 1).

De schakeling Zoals zo vaak in de elektronica ziet het schema van de ohmmeter (figuur 3) er veel ingewikkelder uit dan het eigenlijk is. In figuur 2 is het teruggebracht t o t de wezenlijke bestanddelen. Het hart van de schakeling vormt IC1. Het is een opamp, een operationele versterker. Dit soort versterkers heeft twee kenmerken: ten eerste is de versterkingsfaktor zeer hoog, minstens 100.000 maal. Dat betekent, dat een spanning van 10 ^ V (1 JJV = één mikrovolt is een miljoenste volt) versterkt wordt t o t één volt. Ten tweede wordt niet de spanning ten opzichte van massa versterkt, maar het spanningsverschil tussen de twee ingangen. Een hogere spanning aan de niet-inverterende ingang (-H) verhoogt de uitgangsspanning, terwijl een hogere spanning aan de inverterende ingang (—) de uitgangsspanning verlaagt. Aan de uitgang van de opamp bevindt zich de spanningsdeler Rx-R- De gedeelde spanning w o r d t teruggevoerd naarde inverterende ingang van het IC. Dat terugvoeren heet in de elektronica tegenkoppeling. Het resultaat ervan is, dat de spanning aan de twee ingangen van het IC vrijwel gelijk wordt. Op het eerste gezicht is dat moeilijk te begrijpen; we zullen daarom aan de hand van een voorbeeld eens volgen hoe het precies werkt. Stel dat de spanning aan de niet-inverterende ingang stijgt met 1 volt, dus van 5,6 naar 6,6 volt. Vanwege de hoge versterkingsfaktor zou dat spanningsverschil van 1 volt t.o.v. de inverterende ingang dramatisch versterkt worden t o t 100.000 volt. Teoretisch

natuurlijk, want de uitgangsspanning kan nooit hoger worden dan de voedingsspanning. Maar stijgen doet de uitgangsspanning wel. Die stijging wordt via de spanningsdeler doorgegeven naar de inverterende ingang. Zodra die ingang dan weer dezelfde spanning heeft als de niet-inverterende ingang, versterkt de opamp niet meer en de situatie is weer stabiel. Het k o m t erop neer dat de opamp de uitgangsspanning steeds bijregelt, en wel zodanig dat de spanning over R steeds gelijk blijft aan de spanning op de nietinverterende ingang. In figuur 2 is de spanning over R dus altijd 5,6 volt, gelijk aan de batterijspanning. Nu hangt het helemaal van de waarde van Rx af, hoe hoog de uitgangsspanning van de opamp dan is. Is Rx bijvoorbeeld O ohm, dan is de uitgangsspanning 5,6 volt. Als Rx even groot is als R, moet de uitgangsspanning 11,2 volt bedragen. In formulevorm:

R + Rx

Uuit = — R - ^

5,6 V R

weerstandswaarde bij volle uitslag van Ml 1 Mn

•5,6V

We zijn nu dicht bij ons doel: we hebben een spanning die afhankelijk is van de waarde van de onbekende weerstand Rx. Helemaal ideaal is het nog niet; we kunnen namelijk de formule ook schrijven als: Uuit = 5,6 V-H

1C1 = CA3140, LF356, TL081

Rv

en dan zien we nog eens duidelijk dat die uitgangsspanning een nutteloos aandeel van 5,6 volt heeft. Veel mooier zou het natuurlijk zijn als we O volt konden meten bij een weerstand van O o h m . Gelukkig is dat eenvoudig op te lossen: we kunnen de meter aansluiten tussen de uitgang van de opamp en de niet-inverterende ingang waar immers altijd 5,6 volt op staat. In

100 kïi 10 kn 1 kn het definitieve schema (figuur 3) is dat dan ook gedaan. In plaats van door een batterij wordt de konstante spanning op de niet-inverterende ingang in figuur 3 geleverd door zenerdiode D l , die via R1 van stroom wordt voorzien. Met de serieschakeling R6-P1-M1 w o r d t de uitgangsspanning gemeten. De diode D2 beschermt het meetinstrument tegen te hoge spanningen die op kunnen treden als de ohmmeter wordt ingeschakeld zonder testweerstand. Omdat het meetinstrument verreweg het duurste onderdeel is van de schakeling, kan een flinke kostenbesparing worden bereikt door M l , PI

meetstroom

Figuur 3. Het centrale element in de schakeling is de operationele versterker IC1, Hij wordt gevoed door twee 9-volt-batterijen.

1 MA 10 MA 0,1 mA 1 mA

en R6 weg te laten en In plaats daarvan de universeelmeter te gebruiken. Die moet dan op het 1-voltbereik staan (2,5 of 3 volt kan eventueel ook) en worden aangesloten tussen de uitgang en de niet-inverterende ingang van de opamp. Met S2 wordt het meetbereik van de ohmmeter ingesteld. De weerstanden R1 t o t en met R4 vervangen de weerstand R uit het principeschema. De vier bereiken staan in tabel 1 aangegeven. De ohmmeter wordt gevoed door twee batterijen van 9 volt, die het vrij lang zullen uithouden, omdat het stroomverbruik ongeveer 10 m A bedraagt.

De hele schakeling rond IC1 kan ook worden opgevat als een konstante stroombron. Omdat namelijk de spanning over R (respektievelijk R 1 , R2, R 3 o f R4) konstant 5,6 volt bedraagt, blijft de stroom door die weerstand ook steeds gelijk. De ICingang neemt vrijwel geen stroom op, zodat die konstante stroom ook door Rx loopt. De spanningsval over Rx is daarom recht evenredig met de waarde van Rx-

Bouwbeschrijving Zoals altijd neemt het mechanische werk meer tijd in beslag dan het bouwen van de schakeling zelf. Voor

POnderdelenlijsf

R1 =5,6IVin/2,5% R2 = 560 ka/2,5% R3 = 56 kn/2,5% R4 = 5,6 kn/2,5% R5 = 2,2 k n R6 = 5,6 k n PI = instelpotmeter 2,5 kij Cl =elko 1 0 M F / 2 5 V

Dl = zenerdiode 5,6 V/400 mW D2=1N4148 IC1 =3140 of TL081 of LF356 51 = druktoets 1 x aan 52 = draaischakelaar 1 x 4 | standen M l = draaispoelmeter IOOMA

Diversen: 1 weerstand 1 kn/2,5% 1 Elex-print, formaat 1 1 IC-voet, 8 pennen 2 aansluitbussen 2 batterijen 9 volt 2 batterjjaansluitinge| kastje montagemateriaal

Figuur 4. Zo worden de onderdelen op de print gemonteerd. Let op de polariteit van de dioden en de elko! Figuur 5. De meter wordt in een plastic behuizing ingebouwd. Verschillende kleuren montagedraad maken het geheel wat overzichtelijker.

de behuizing liebben we een plastic kastje uitgezocht, omdat dat het gemakkelijkst te bewerken is. In het deksel worden gaten geboord ''oor druktoets S I , draaischakelaar S2, de aansluitbussen en de vier bevestigingsbouten van M l . Het ronde gat (doorsnede 50 mm) voor de meter kan worden gemaakt met een boormachine en een cirkelsnijder of een zogenaamde 7-gaten-zaag. De machine moet wel op het laagste toerental staan. De schakeling wordt gebouwd op een Elex-print, formaat 1 (wie had dat gedacht!). Veel problemen zullen we niet tegenkomen;

figuur 4 geeft duidelijk de opstelling van de diverse onderdelen. Bij het solderen van de dioden moeten we even goed u i t k i j k e n : de katode (het balkje in het schemasymbool) is op de diode aangegeven met een gekleurd ringetje. De markering bij pen 1 van het IC moet naar de kant van het Elex-opschrift wijzen. Verschillende opamps zijn bruikbaar. Ze zijn allemaal "pen-kompatibel", dat wil zeggen dat bij alle typen de pennen inwendigopdezelfde manier zijn aangesloten. Alleen de opamp 741 kunnen we hier niet gebruiken, omdat de ingangen van dat IC niet zijn voorzien van FET's (dat zijn veldeffekttransistors, transistors met een extreem hoge ingangsweerstand). Voor R1 t o t en met R4 zijn precisieweerstanden (2,5% tolerantie) aan te bevelen in verband met de gelijkloop van de schaal opde verschillende bereiken. Figuur 5 laat zien hoe de print op de bodem van het

kastje w o r d t bevestigd. Voor de twee 9-volt-batterijen wordt van een stukje blik een klem gefabriceerd, die naast de print wordt vastgeschroefd. Als alles klaar is, gaan we de zaak afregelen. We zetten de bereikschakelaar op stand 4 en verbinden een weerstand van 1 k O (met een zo klein mogelijke tolerantie!) met de aansluitbussen. Dan drukken we SI in en draaien aan de instelpotmeter PI totdat de meter vol uitslaat. Tabel 1 laat zien, welke weerstandswaarden overeenkomen met de volle meteruitslag in de verschillende bereiken. Bij het prototype is over het opschrift " m A D C " een stickertje geplakt met de aanduiding " k i 7 " . De schaal klopt dan voor bereik 2. Voor de andere bereiken moet de door de meter aangegeven waarde vermenigvuldigd worden met 10 voor bereik 1, met 0,1 voor bereik 3 en met 0,01 voor bereik 4.

"Meten is w e t e n " is in de wereld van de elektronica een gangbaar spreekwoord dat ook de hobby-elektronicus maar beter goed ter harte kan nemen. Avonden lang op het gevoel experimenteren met diverse onderdelen kan soms buitengewoon boeiend en leerzaam zijn, maar alleen metingen en meetwaarden geven betrouwbare inlichtingen over wat er in

meetkunde een schakeling precies gebeurt, hoe zij funktioneert en vooral waarom zij eventueel niet funktioneert. De afleveringen van "meetk u n d e " en verschillende andere artikelen in dit nummer zullen duidelijk maken hoe en waarmee gemeten wordt en welke fouten daarbij kunnen optreden. Maar eerst iets over meetwaarden in het algemeen. Het spreekt vanzelf dat een meetapparaat zo nauwkeurig mogelijk dient te werken. De gangbare multimeters voor amateurgebruik vertonen toleranties, dat zijn mogelijke afwijkingen, van slechts enkele procenten. Het l i j k t dan logisch dat ook de gemeten waarden in een schakeling hoogstens een paar procent zullen afwijken van de berekende of opgegeven waarden in het schema. Vooral beginners verbazen zich er vaak over dat hun meetwaarden er een heel stuk naast liggen, terwijl de schakeling toch goed funktioneert. De oorzaak ligt in de toleranties van de gebruikte onderdelen. Bij weerstanden is ± 10% normaal (± betekent hier niet "ongeveer", maar " p l u s of m i n " ) . Bij kondensatoren is de tolerantie nog ruimer. De stroom-

versterkingsfaktor van gangbare transistors varieert met 100% en meer. En zelfs betrekkelijk konstante waarden, zoals de drempelspanning van siliciumhalfgeleiders (0,6 V) veranderen onder invloed van de temperatuur en de stroom met 10 t o t 15 procent. K o r t o m , meetwaarden moet je vaak met een wat " r u i m o o g " bekijken. De in de elektronicahandel aangeboden meetinstrumenten kunnen in twee groepen worden ingedeeld: ten eerste de paneel- of inbouwmeters, die een vast bereik hebben en maar geschikt zijn voor één soort meting (spanning óf stroom) en ten tweede de universeelmeters of multimeters, waarmee verschillende metingen over meerdere bereiken mogelijk zijn.

Inbouwmeters Inbouwmeters zijn van huis u i t al voorzien van de eventueel noodzakelijke serie- of parallelweerstanden en hebben een daarop afgestemde schaalverdeling. De belangrijkste technische gegevens van deze instrumenten zijn met behulp van symbolen onder op de schaal aangegeven. De betekenis van de meest gebruikte symbolen is te zien in tabel 1. Het cijfer

achter het woord "klasse" geeft de nauwkeurigheid van de meter aan: het is de maximale afwijking van de werkelijke waarde, in procenten van de eindwaarde van de schaal. Hier zit een levensgroot addertje onder het gras: een meter, klasse 5, met een bereik van 100 volt, kan een afwijking van 5 volt vertonen. Die mogelijke afwijking van 5 volt geldt echter voor het gehele bereik! Een spanning van 10 volt is met zo'n meter dus niet nauwkeurig te meten: in het ongunstigste geval zal het ding 5 o f 15 volt aanwijzen. Professionele (en dure) laboratoriummeters zijn er in de klassen 0,1 t o t 0,5, voor minder kritische toepassingen lopen die waarden van 1 t o t en met 5. De meeste meetinstrumenten bevatten draaispoelinstrumenten; soms worden ook weekijzermeters gebruikt. Die zijn wat goedkoper en in tegenstelling t o t draaispoelmeters, zonder meer geschikt voor wissel- en gelijkspanningen. Ze zijn echter wel wat minder gevoelig.

Universeel meters Deze veelzijdige meetinstrumenten bevatten, behalve de draaispoelmeter, ook een reeks omschakelbare serie-

tIeeU

Tabel 1

[[ Il draaispoelmeter

weekijzermeter

gelijkstroom ^\^

wisselstroom

J ^

gelijk- en wisselstroom

I (

verticale meetstand l

horizontale meetstand

/GO

schuine meetstand,

bijv. 60°

(~)

nulinstelling van de meetnaald

•VV

testspanning 500 V

-yjf'

testspanning 2 kV

0,5

klasse, bijv. 0.5

en parallelweerstanden, een gelijkrichter en een batterij. Door omschakelen of door omprikken van de meetkabel wordt het instrument een voltmeter o f een ampèremeter met verschillende meetbereiken. De gelijkrichter maakt ook wisselspanningsmetingen mogelijk en met behulp van de batterij kunnen weerstanden worden gemeten. Het apparaat heeft een drukbezette uitlezing met verschillende schaalverdelingen, die wegens ruimtegebrek meestal met afkor-

tingen aangeduid zijn; tabel 2 laat de meest voorkomende zien. De meeste multimeters zullen de gebruiker niet voor problemen stellen. Toch zijn er een aantal regels waaraan men zich moet houden om te voorkomen dat het vaak kostbare instrument verkeerde waarden aanwijst of zelfs defekt raakt. Een eerste voorwaarde is natuurlijk het goed lezen van de gebruiksaanwijzing!

Liggend of staand? De meter moet in de voorgeschreven stand (zie tabel 1) gebruikt worden. Dat is heel belangrijk, want alleen dan liggen de meetwaarden binnen de opgegeven tolerantie. De meteruitslag w o r d t namelijk bepaald door een samenspel van de elektromagnetische kracht, de tegengestelde kracht die de spiraalveertjes uitoefenen, het gewicht van de meetnaald en het aan de meetnaald bevestigde kontragewichtje. Een verkeerde stand van de meter verstoort deze verhoudingen en het weer " o p O zetten" van de meetnaald met de korrektieschroef kan dat niet kompenseren.

spanningsmetingen moet beslist op de polariteit gelet worden. Het beste is om altijd de zwarte of blauwe kabel voor de minpool te gebruiken en de rode voor de pluspool. Bij veel instrumenten is de minpool aangegeven met "COM" (Engels: c o m m o n , gemeenschappelijke aansluiting). Soms is de polariteit onbekend; dan zetten we de meter op een hoog spanningsbereik en de meetpunten worden even met de meetpennen aangeraakt. Slaat de naald in de verkeerde richting uit, dan moeten de meetpennen van plaats verwisselen. Ook een onbekende spanning beginnen we te meten op een hoog bereik. We schakelen dan steeds terug t o t aan het bereik waarbij de meetnaald binnen de schaalverdeling zo ver mogelijk uitslaat. Zoals we al gezien hebben, is dan de meetfout zo klein mogelijk. Overigens is het een goede gewoonte het bereik niet om te schakelen als er spanning op de meter staat; op zich kan het geen kwaad, maar als je bijvoorbeeld per ongeluk van spanningsop stroommeting overschakelt, dan kan dat heel onprettige gevolgen voor de meter hebben.

Polariteit Bij gelijkstroom- en gelijkTabei 2 Opschrift

Betekenis

Opmerking

VDC

gelijkspanning»meting

afgelezen waarde in V (volt) D C ; direct currect = gelijkstroom

mA =

gelijkstroommeting

afgelezen waarde in m A {miUiampère)

A =

gelijkstroommeting

afgelezen waarde in A (ampère)

n

weerstandsmeting

afgelezen waarde in U (ohm)

kfl

weerstandsmeting

afgelezen waarde in k l i (kiloohm)

VAC

wisselspanningsmeting

afgelezen waarde in V (volt) A C : alternating current = wisselstroom

Gelijkstroom Bij het meten van gelijkstromen kan het wel eens moeilijk zijn o m de polariteit te bepalen, zoals in het volgende voorbeeld (figuur 2). Een akku w o r d t opgeladen door een netvoedingsapparaat. De minpool van de ampèremeter moet in dit geval met de pluspool van de akku verbonden worden. Een recept voor moeilijke gevallen; de plusaansluiting van de meter wijst in de richting van de pluspool van de spanningsbron, de minaansluiting in de richting van de minpool van de spanningsbron. Of, met andere woorden: op de korste weg tussen meter en spanningsbron liggen twee gelijke polen. Ter verduidelijking: de spanningsbron in ons voorbeeld is de netvoeding.

Weerstand smetingen Alvorens weerstanden te

gaan meten, moeten we de meter eerst op volle uitslag afregelen. De meetstiften worden daarvoor even kortgesloten en het J7-instelknopje w o r d t verdraaid t o t de meter precies O J2 aanwijst. Na iedere omschakeling op een ander weerstandsbereik moet die ijking herhaald worden. Als daarbij de O fi-streep nog maar nèt gehaald wordt, dan wordt het hoog t i j d de batterij te vernieuwen. Gebruik altijd een lekvrij (leakproof) t y p e ; uitgelopen batterijen kunnen vervelende dingen doen in het interieur van een multimeter. Bij het omschakelen op weerstandsmetingen verandert de polariteit van de meeste universeelmeters. In afbeelding 3 zien we hoe dat komt. De multimeter meet de stroom, die de ingebouwde batterij door de onbekende weerstand laat lopen. Inwendig ligt normaal gesproken de minpool van de meter aan de COMaansluiting. De pluspool van de batterij moet daarom met de pluspool van de meter verbonden zijn. Daardoor ligt de minpool van de batterij aan de f2-meetbus, terwijl de plus naar de COM-aansluiting wijst. Voor gewone weerstandsmetingen maakt die omgekeerde polariteit natuurlijk niets uit, maar bij het doormeten van halfgeleiders moet er wel degelijk rekening mee worden gehouden.

o

Computergestuurde robotarm

_

Ventilator op zonne-energie

De laatste tijd is de Nederlandse markt overspoeld met kleine huis-computersystemen. Nadeel van die systemen is dat de o u t p u t (datgene dat de computer produceert na al dan niet komplexe berekeningen) meestal de vorm heeft van tekst of figuren die verschijnen op een beeldscherm of op papier. Toepassingen blijven daarom meestal beperkt t o t spelletjes of boekhoudkundige zaken. Maar nu is het dan toch mogelijk om die computer letterlijk wat meer armslag te geven. Verschillende firma's, waaronder Sciento uit den Den Bosch, leveren tegenwoordig een heuse robotarm. De C-S 111 robot die we hier aanhalen, kan een voorwerp van maximaal 75 m m groot en een gewicht van 500 g met een snelheid van 1 cm per sekonde op 0,35 mm nauwkeurig ergens neerzetten, In vergelijking met fabrieksrobots misschien niet al te indrukwekkende prestaties, maar dit exemplaar is dan ook voor leer- en experimenteerdoeleinden bedoeld. Wie weet kunnen vindingrijke lieden het ding zelfs zo programmeren dat het zélf het toetsenbord bedient en zo zijn mogelijkheden vergroot.

De C-S 111 robot kan worden aangestuurd door diverse microcomputers waaronder de door dezelfde firma geleverde Mirco-Professor MPF-II die f 1099,— excl. B.T.W. kost. De arm zelf moet natuurlijk ook betaald worden, maar diegene die er f 3 6 0 0 , — excl. B.T.W. voor over heeft mag zich de trotse eigenaar noemen. Niet de goedkoopste manier om bijvoorbeeld suikerklontjes in je koffie te doen, maar wel een hele leuke en leerzame. Sciento B.V. Breeds Haven 57 5211 TM 's-Hertogenbosch Tel.: 073-130782 (X045M)

Dat zonne-energie door middel van zonnecellen rechtstreeks kan worden omgezet in elektrische energie is algemeen bekend. Een techniek die uit de ruimtevaart afkomstig is omdat van satellieten wordt verwacht dat ze aanzienlijke tijd hun werk verrichten terwijl stopkontakten daarboven niet te vinden zijn. De prijs van zonnecellen is echter zodanig dat ze niet al te veel in gewone aardse toepassingen te vinden zijn.

Met de Solavent, een door zonne-energie aangedreven ventilator van Ubbink Ventilatie, w o r d t daar verandering in gebracht. Deze kleine ventilator, met onder normale omstandigheden een luchtverplaatsing van 20 m-' per uur, is vooral bedoeld voor montage in tuinhuisjes, kleine kassen, stallen, caravans, etc. Door de waterdichte uitvoering leent hij zich er zelfs voor om in het dek van een boot gemonteerd te worden. En juist dat zijn de plaatsen waar het gebruik van zonne-energie niet alleen leuk en "alternatief" is, maar ook bijzonder nuttig omdat elektriciteit dikwijls gewoon niet aanwezig is. Zo kunnen deze ruimten toch geventileerd worden om schimmel, kondens en mufheid tegen te gaan. Ook bij bewolkte lucht levert de zonnecel nog voldoende energie om de ventilatie in stand te houden. Levering van de Solavent ventilator vindt plaats via doe-hetzelf zaken en caravan- en watersportcentra voor een prijs van rond de f 195,—. Ubbink Ventilatie Postbus 88 7020 AB Zelhem Tel.: 08342-3041 (X055M)

een flifsend knipperlicW

Gewoonlijk worden elektronische ontwerpen gemaakt met een vastomlijnd doel voor ogen. De schakeling van dit knipperlicht vormt een uitzondering op deze regel: de toepassingsmogelijkheden zijn vrijwel onbegrensd, vooral in de speelgoed- en modelbouwsektor. In figuur 1 zien we het knipperlicht ingebouwd in een brandweerautootje, maar het kan bijvoorbeeld evengoed gebruikt worden als A C L in een modelvliegtuig (de afkorting A C L betekent " A n t i Collision L i g h t " : er worden de flitslichten in de vleugeltips mee bedoeld, die botsingen in de lucht moeten helpen voorkomen). Voor scheepsmodelbouwers is het misschien een aardig idee, de schakeling te gebruiken in een natuurgetrouwe modellichtboei. Het bijzondere aan dit knipperlicht is, dat de lampjes of LED's telkens maar heel k o r t oplichten. Daardoor wordt het effekt van flitslampen of van roterende waarschuwingslichten (politie, brandweer, ambulance) bijzonder goed

nagebootst. Door het omleggen van één draadbrug hebben we drie mogelijkheden: beide lampjes flitsen 1. gelijktijdig 2. afwisselend 3. onafhankelijk van elkaar. Het flitsritme kan, afhankelijk van het doel waarvoor de schakeling wordt geb r u i k t , met twee instelpotmeters worden geregeld.

Opbouw Figuur 3 laat zien hoe eenvoudig de schakeling te realiseren is op een Elexprint, formaat 1. Alle details vinden we in figuur 2. Wie nog geen ervaring heeft met printen en komponenten, vindt daarover nuttige informatie in de rubriek Elextra. Om ruimte te winnen hebben we voor C5 een tantaalelko gekozen. Met een gewone elko gaat het o o k , maar die moet dan rechtop gemonteerd worden. Hoe dan ook: l e t o p d e polariteit! IC1 is een CMOS-chip en dus gevoelig voor elektrostatische ladingen op de ingangen. Het IC moet daar-

o m vervoerd en bewaard worden in een stukje geleidend schuimplastic of in aluminiumfolie; de " p o o t j e s " mogen niet nodeloos worden aangeraakt. Op de print monteren we een IC-voetje en pas als alle andere onderdelen en draden aangebracht zijn, wordt het IC geplaatst. De markering bij pen 1 moet naar de instelpotmeters wijzen. Het is handig om op de print (figuur 2) de aansluitpunten 1, 2 en 3 te voorzien van soideerpennen. Aan punt M k o m t dan een soepel draadje met een op die pennen passend kabelschoentje. Op die manier kan het knipperlicht gemakkelijk worden omgeschakeld. Als dat niet hoeft, is een vaste draadbrug natuurlijk eenvoudiger. De schakeling is ontworpen voor gloeilampjes van minimaal 6 V bij een maximale stroom van 100 mA. Lampjes met een lagere brandspanning hebben een te korte levensduur. Bij een grotere stroom krijgen T2 en T4 het erg moeilijk. In plaats van één lampje kunnen ook één t o t drie LED's aangesloten worden in serie Onderdelenlijst

Figuur 1. Een leuk kado-idee. Het blauwe licht flitst net als bij de echte brandweer. Batterij en print zijn van onder af in de "motorruimte" van deze speelgoedauto gemonteerd. Figuur 2. Behalve de batterij en de twee lampjes kunnen we alle onderdelen kwijt op een kleine Elex-print. In de leiding naar de batterij kan nog een schakelaar worden opgenomen.

R1,R6 = 47 ka R2,R7 = 10 k n R3,R8 = 4 7 0 k n R4,R9 = 22 k a R5,R10 = 470 n R i l =100 a P1,P2 = instelpotmeter 1 M C1,C3 = 8 2 0 n F C2,C4 = 100 nF C5 = tantaalelko 10 M F / 1 6 V T l . . , T4 = BC 547 IC1 = 4 0 9 3 (4Schmitttrigger-NAND's, CMOS) La1,La2 = gloeilampje 6 V/0,1 A (zie tekst) Diversen: 1 Elex-print, formaat 1 2 lampfittingen 1 9-V-batterij 1 batterijclip eventueel 1 aan/u it-schakel

met een weerstand (figuur 4). De stroom door de LED's bedraagt ongeveer 25 mA. Per helft van de schakeling kunnen dus maximaal 12 LED's (in vier groepen van drie) worden aangesloten zonder de transistors over te belasten. De weerstanden R5 en R10 moeten worden weggelaten als er LED's in plaats van lampjes gebruikt worden. In stand 1 en 2 van de draadbrug wordt de knipperfrekwentie van beide lampjes ingesteld met P I . In stand 3 regelt PI het ritme van La2 en P2 dat van Lal. De aansluitdraden van de lampjes en de batterij worden van een halve centimeter isolatie ontdaan, door de printgaten gestoken en aan de andere kant vastgesoldeerd. In een van de aansluitdraden van de batterij kan een schakelaar worden opgenomen. Figuur 3. De komplete schakeling, klaar om ingebouwd te worden. Boven het IC de draadbrug waarmee we de lampjes gelijktijdig, afwisselend of onafhankelijk van elkaar kunnen laten flitsen. Figuur 4. Twee manieren om LED's te gebruiken in plaats van gloeilampjes. R5 en R10 moeten dan worden verwijderd.

Hoe werkt het? In het schema (figuur 5) zien we twee vrijwel identieke schakelingen, die ieder een lampje verzorgen. Wie maar één knipperlicht nodig heeft, kan dus ook alleen de bovenste helft van het schema nabouwen. In dat geval

moeten de niet-gebruikte ingangen van het IC (pen 8, 9, 12, 13) verbonden worden met massa. IC1 bevat vier N A N D poorten, twee voor ieder lampje. N I en N3 regelen de knipperfrekwentie, de tijdsafstand tussen de lichtflitsen. N2 en N4 bepalen de tijdsduur van de flitsen. Het IC levert veel te weinig vermogen om de lampjes direkt aan te sturen. De als Darlingtons geschakelde transistorparen T1-T2 en T3-T4 dienen daarom als "eindversterker". De twee ingangen van iedere NAND-poort zijn met elkaar verbonden, zodat de NAND's als inverter werken. Een inverter vertoont enige overeenkomst met een w i p : als de ingangsspanning stijgt, gaat de uitgang omlaag naar O volt. Daalt daarentegen de ingangsspanning, dan neemt de uitgangsspanning de waarde van de voedingsspanning aan. Omdat we hier te maken hebben met een digitaal IC is het spanningsverloop aan de uitgang niet geleidelijk. Het is een kwestie van alles of niets, O volt of 9 volt. De vier poorten van IC1 zijn uitgevoerd als Schmitttrigger. Dat houdt in, dat de spanningsdrempel (de waarde van de ingangsspanning waarbij de uitgang plotseling " o m k l a p t " ) bij een stijgende ingangsspanning hoger ligt dan bij een dalende. Het verschil tussen die twee drempelspanningen heet de "hysterese". Bij een voedingsspanning van 9 V bedraagt de hysterese ongeveer 2 V. Met slechts twee externe onderdelen, een kondensator en een weerstand, kan van een Schmitt-trigger-inverter gemakkelijk een oscillator gemaakt worden. We zien dat in figuur 6, en het werkt als volgt: Direkt na het inschakelen van de voedingsspanning is de kondensator C nog niet

geladen, zodat de ingang van de inverter "laag" is (O volt) en de uitgang " h o o g " (gelijk aan de voedingsspanning). De uitgang gaat C opladen via de weerstand R, totdat de hoogste van de twee drempelspanningen is bereikt. Op dat moment w o r d t de uitgang van de inverter laag en de rollen worden omgedraaid: C ontlaadt zich via R. Als de spanning over C gelijk wordt aan de lage drempelspanning, schakelt de uitgang weer om en de hele procedure begint opnieuw. In figuur 7a en 7b zien we het spanningsverloop aan de ingang en aan de uitgang van de inverter. Het resultaat is een keurige blokgolf. De waarde van R speelt in dit geheel een belangrijke rol. Als R kleiner gemaakt w o r d t , zal C sneller laden en ontladen; de frekwentie van de blokgolf wordt dus hoger. Een grotere R geeft een lagere frekwentie. Om die reden is R in het schema van figuur 5 uitgevoerd als instelpotmeter (P1). Zouden we nu dit blokgolfsignaal aan de ingang van de "eindversterker" leggen, dan zou het lampje gaan knipperen, maar de aan- en uitperioden zouden even lang zijn en dat is niet de bedoeling. Inverter N2 maakt de flitsduur korter en de pauzes langer. Na het Inschakelen van de voedingsspanning is de ingang van N2 hoog, omdat hij via R3 aan 9 volt ligt. C2 " z i e t " zowel vóór als achter zich een spanning van 9 volt en is dus niet geladen. De uitgang van N2 is op dat moment laag. In figuur 7c en 7d zien we hoe die hele situatie verandert als de uitgang van N I laag w o r d t . Links van C2 is de spanning dan plotseling O volt en aangezien C2 niet geladen is, daalt de spanning rechts ook heel even naar O volt. Gevolg: de ingang van N2 wordt laag, de uitgang hoog. Onmiddellijk daarna gaat C2 via R3

Figuur 5. Het schema laat de twee schakelingen zien die ieder een lampje laten knipperen.

-CUi PI

R1 47k ,

' ^ jr^o^-n^n-\

I

SchmittTrigger-lnverter

o

Figuur 6. De principeschakeling van een oscillator met een Schmitt-trigger-lnverter. De frekwentie is afhankelijk van ds waarden van R en C.

Figuur 7. Deze tijd-spanningsdiagrammen laten het spanningsverloop aan de in- en uitgang van N I en N 2 zien.

INGANG N I

^ P2

R6

UITGANG N I voedingsspanning

N I . . . N 4 = IC1 =4093 T l . . . T 4 = BC547

.

voedingsspanning

. drempeispanning f

Us

. drempelspanning ^

-|i°on|—©

- O volt

ICl

- voedingsspanning

•<£)

opladen; de spanning aan de ingang van N2 stijgt weer, en wel relatief snel, omdat C2 een veel kleinere kapaciteit heeft dan C l . Al spoedig is dan ook de " h o g e " drempelspanning bereikt, zodat de uitgang van N2 weer laag wordt. Dit alles herhaalt zich bij de volgende neergaande flank van de door N I geproduceerde blokgolf. Het uiteindelijke resultaat zien we in figuur 7 d : een reeks impulsen aan de uitgang van N2. De tijdsduur van een impuls is ongeveer 0,02 sekonde. Via R4 sturen de impulsen de tweetraps stroomversterker T 1 / T 2 open, waardoor het lampje telkens even k o r t opflitst. Ook als

de transistors " d i c h t " zijn, loopt er een kleine stroom door de lamp, die bepaald w o r d t door R4. De weerstand van een koude gloeidraad is namelijk erg laag; die ruststroom houdt de gloeidraad op temperatuur, zodat de inschakelstroom niet te groot wordt. Het lampje krijgt het toch al zwaar genoeg te verduren; het brandt op overspanning, om de lichtflits zo fel mogelijk te maken. Over de funktie van de draadbrug tussen M en een van de punten 1, 2 of 3 is in de inleiding al gesproken. In stand 3 werken beide schakelingen volkomen onafhankelijk van elkaar. In de andere twee standen

doen P2, R6 en C3 helemaal niet meer mee. In stand 1 worden aan de ingang van NS de impulsen uit N2 toegevoerd. Omdat die impulsen dezelfde fase hebben als (gelijk lopen met) de wisselende spanning over C l zullen beide lampjes synchroon knipperen. In stand 2 krijgt de ingang van N3 de blokgolf uit N I te verwerken. Die blokgolf is in tegenfase met de spanning over C l , waardoor de lampjes afwisselend gaan flitsen. Weerstand R11 en tantaalelko C5 stabiliseren de voedingsspanning van de schakeling. Dat is nodig omdat bij het oplichten van het lampje de batterijspanning

even in elkaar zakt. Zonder deze stabilisatie zou dat t o t gevolg kunnen hebben dat N2 en N4 onbedoeld worden getriggerd.

X

I o

<mk

Batterijen zijn duur en gaan vaal< niet erg lang mee. In zulke gevallen kan het ekonomischer zijn ze te vervangen door nikkel-cadmiumakku's. Ekonomisch denken was ook het uitgangspunt bij het ontwerpen van het hier beschreven laadapparaat: dus niet "zomaar" een nicad-lader, maar een waar alle typen nicad-akku's (mono, baby, penlight en 9 V power-pack) mee kunnen worden opgeladen. Meerdere akku's tegelijk laden is ook mogelijk, t o t een m a x i m u m van 20. On-

lader voor nicad-akku's danks deze universele opzet is de bediening eenvoudig. In figuur 1 zien we drie bedieningselementen. De schakelaar linksboven (S2) moet worden omgezet als er meer dan 10 cellen geladen moeten worden. Voor elk van de hierboven genoemde typen akku's moet de laadstroom anders zijn en dat w o r d t ingesteld met de grote knop (S3). Daarna worden de akku's aangesloten, waarbij natuurlijk op de polariteit gelet met worden. Normaal gesproken worden

akku's die samen een apparaat voeden ook gezamenlijk opgeladen. De spanning, dus het aantal gelijktijdig te laden cellen, speelt geen rol als S2 goed staat. Tenslotte wordt de lader dan met SI (linksonder) ingeschakeld.

Schakeling In het schema van figuur 2 vinden we links van de onderbroken lijn een klassieke netvoeding; op de funktie daarvan zullen we aan het eind van dit artikel nog uitvoerig ingaan. Deze netvoe-

ding levert, afhankelijk van de stand van S2, een gelijkspanning van 17 of 34 volt waarmee de rechterhelft van de schakeling w o r d t verzorgd. Dat rechterdeel is een konstante stroombron. Het is een verbeterde versie van de elders in dit tijdschrift beschreven basisschakeling. Als we de basisschakeling (figuur 3) vergelijken met het schema, zien we twee opvallende verschillen. Ten eerste is de transistor T vervangen door twee transistors (T2 en T3) in een

zogenaamde darlingtonschakeling. T2 versterkt zijn basisstroom en de aldus ontstane emitterstroom van T 2 dient weer als basisstroom voor T3, en wordt dus nogmaals versterkt. Zo'n darlingtonschakeling kan worden beschouwd als één transistor met een zeer hoge stroomversterking. Ten tweede vinden we in het schema transistor T l in plaats van de twee dioden in de basisschakeling. Die dioden zorgen ervoor, dat de spanning over

•HKÏ) Figuur 1. De nicad-lader is eenvoudig te bedienen. De werking is onafhankeliik van het aangesloten aantal akku's. Figuur 2. Het schema: links de voeding en rechts de stroombronschakeling die de laadstroom regelt. TIP3055 •o\

FT3055

BC 547

^

10 mA

25 mA

180 mA

400 mA

de weerstand Rg ongeveer 0,6 volt bedraagt. Transistor T l doet hetzelfde, want zijn basis-emitterspanning van 0,6 volt staat over een van de emitterweerstanden R2 t o t en met R5 van de darlingtonschakeling. We zullen verder uitgaan van de in het schema getekende stand van S3 en dus R2 als emitterweerstand beschouwen. T l leidt een deel van de via R1 geleverde stroom af naar de min-aansluiting van de gelijkrichter ( D l . . . D 4 ) ; d e rest van die stroom vloeit in de basis van de darlingtonschakeling, waardoor T2 en T3 gaan geleiden. Meer stroom door T l betekent minder stroom door T2 en T3 en omgekeerd. De laadstroom loopt door de akku via T3 en R2 naar de minaansluiting van de gelijkrichter. Als die stroom te groot w o r d t , bijvoorbeeld 20 m A in plaats van de gewenste 10 m A , dan ontstaat over R2 ook een hogere spanning. Daardoor gaat T1 meer geleiden en dat heeft weer t o t gevolg dat door T2 en T3 minder stroom gaat lopen. Wordt de laadstroom te klein, dan gebeurt het omgekeerde. Een volautomatische regeling dus. Als we overschakelen naar een kleinere emitterweerstand dan R2, is er meer stroom nodig om de gewenste spanningsval van 0,6 volt* te veroorzaken; de laadstroom w o r d t dus groter. De vier instelbare stroomwaarden, 10 mA, 50 m A , 180 m A en 400 m A zijn bedoeld voor respektievelijk 9 V power-pack-, penlight-, baby- en mono-akku's (zie ook tabel 1). C2 voorkomt, dat de schakeling gaat oscilleren. Om te voorkomen dat * Om precies te zijn ligt de basis-emitterspanning tussen 0,6 en 0,7 volt, afhankelijk van de basis- en de emitterstroom en van de temperatuur van de transistor

Figuur 3. De basisschakefing van een konstante stroombron met één transistor.

aangesloten akku's ontladen als het apparaat uitgeschakeld is, bevindt zich aan de uitgang een diode (D6).

Figuur 4. De darlingtonschakeling kan worden beschouwd als één transistor met een zeer hoge stroomversterking.

Bouwbeschrijving De elektronica van het laadapparaat past gemakkelijk op het kleinste formaat Elex-print. Figuur 6 laat zien hoe dat moet gebeuren. Bij het plaatsen van de vier dioden en van de elko C l moet op de polariteit gelet worden. De katoden van de dioden, in het schemasymbool zijn dat de streepjes, zijn aangegeven met een opgedrukte ring. De aansluitingen van de elko zijn aangegeven met een -^ en/of een — . Overigens ligt de minpool van eiko's altijd aan de aluminium behuizing. Voordat de print in het kastje wordt ingebouwd, moeten alle verbindingsdraden die later naar de externe komponenten (trafo, schakelaars, enzovoort) zullen gaan, aan de print vastgesoldeerd worden. Het verdient aanbeveling de lengte van die draden aan de ruime kant te nemen. Omdat er nogal wat externe komponenten zijn, hebben we het laadapparaat ingebouwd in een kastje met afneembare aluminium vooren achterwand. Dat werkt gemakkelijker als we de onderdelen met elkaar gaan verbinden. Op de bodem van het kastje zijn de trafo en de print gemonteerd met behulp van afstandsmoeren (figuur 7). Een heel eenvoudige manier om de print te bevestigen vinden we beschreven in "Nog een t i p " . De aansluitbussen, de schakelaars S2 en S3, netschakelaar S I en de LED komen natuurlijk op de frontplaat. S3 is een 1 x 4-schakelaar: één beweegbaar kontakt met vier schakelkontakten. In figuur 5 is een 3 x 4 schakelaar gebruikt: het grootste deel van de aansluitingen b l i j f t dan ongebruikt. Bij de aanschaf van S3 moet

Figuur 5. Afneembare vooren achterwanden maken het inwendige van het apparaat goed toegankelijk. Bij de eerste test kan de kast het beste open blijven om te kunnen zien of iets niet in orde is. B3646>i 3

Tabel 1 De stand van schakelaar S3 is afhankelijk van het type akku. leder type heeft namelijk een andere laadstroom nodig.

83646X-4

•»>^ ^H

naam

1

9 V-akku

^H

penlight

laadstroom

S3 in stand

10 mA

1

R2 = 68

50 mA

2

R3 = 15 a

3

F!4 = 3,9

a ^ ^ H

R5= 1,8

" ^ ^ H

180 mA

1 ^"^'^ 1 T°

400 mA

weerstand ^ ^ ^ H i " ^ ^ H ^ ^ ^ 1

^M

Onderdelenlijst

R1 R2 R3 R4

=4,7 kfl = 68 n = 15 Jl = 3,9 n

R 5 = 1,8 n , 0,5W

R6 = 2,2 k n C l = 1 0 0 0 M F , 4 0 V (elko) C2 = 4,7 nF D l t / m D4, D 6 = 1N4001 0 5 = LED (kleur naar keuze) T 1 , T 2 = BC 547 T3 = 2 N 3 0 5 5 o f T I P 3 0 5 5 of FT 3055 51 = netschakelaar, dubbelpolig, 220 V 52 = schakelaar 1 x o m , 1 A 53 = schakelaar 1 x 4 standen, 0,4 A Tr 1 = nettrafo 220 V /

2 X 12 V , 0 , 5 A F1 = zekering 200 mA, middeltraag

8

Diversen: 2 aansluitbussen (rood en zwart of blauw) zekerjnghouder Elex-print, formaat 1 kastje netsnoer eventueel: koelvin voor T3 (zie tekst) batterijhouders banaanstekers 1-aderige kabel, rood en zwart of blauw.

er op gelet worden dat deze schakelaar bestand is tegen de maximale laadstroom van 400 m A ; meestal zal dat wel Figuur 7. Afstandsmoeren om het geval zijn. Bij het bedrade print te bevestigen en een den van de onderdelen die net-aansluitbus met ingebouwde netspanning voeren (de trazekering. f o , de zekeringhouder en S1) en bij het monteren van Figuur 8. De power-transistor het netsnoer dient u onze T 3 is er in drie verschillende behuizingen. Rechts een koel"netspanningsregels" in acht vin voor T3, die nodig is als te nemen (zie " E l e x t r a " ) . de schakeling in een kunststof In het prototype werd een behuizing wordt ingebouwd. handige net-aansluitbus met i ingebouwde zekeringhouder Figuur 9. ! gebruikt (figuur 7). a. De spanning uit de transfor\ Naast de net-aansluiting is mator wisselt 100 maal per I transistor T3 gemonteerd, sekonde van polariteit. '• die zijn warmte afvoert naar b. De "ruwe" gelijkspanning I het metaal van het kastje. uit de bruggelijkrichter. Voor T3 kunnen verschilc. De door elko C l afgevlakte gelijkspanning. lende typen gebruikt worden. Elektrisch zijn ze gelijk, het verschil zit in de behuizing. Voor alle typen geldt dat de koliektor verbonden Figuur 6. Zo worden de onderdelen op de kleine Elex-print gemonteerd.

j \ I i

X I co

ó

is met de behuizing. Ze mogen dus niet zonder meer tegen het alumunium worden aangeschroefd, maar moeten met behulp van mica- of keramische plaatjes en nylon busjes voor de bouten geïsoleerd worden gemonteerd. Dit isolatiemateriaal is in de handel verkrijgbaar. Direkt na de montage dient met een ohmmeter te worden gekontroleerd of er geen elektrisch kontakt bestaat tussen de behuizing van de transistor en het kastje. De TOP-3-behuizing van de TIP 3055 en de TO-220behuizing van de F T 3 0 5 5 kunnen na het boren van één gat van binnen tegen de achterwand bevestigd worden. De 2N3055 is meestal iets goedkoper, maar daarvoor moet dan ook wat

meer werk verzet worden. Deze transistor wordt aan de buitenkant van de kast gemonteerd met twee bouten en door twee andere gaten in de wand komen de basis- en de emitteraansluiting naar binnen. Er bestaan speciale isolatiekappen voor de TO-3-behuizing van de 2N3055, maar nodig zijn die niet. Als de schakeling in een plastic kastje w o r d t gemonteerd, kan de wand daarvan natuurlijk niet als koelvlak dienen. In dat geval moet aan de buitenkant van het kastje een koelplaat of koelvin worden aangebracht met een minimale warmtedissipatie van 17°C/W (helemaal rechts in figuur 8). Daarop wordt T3 vastgeschroefd. Na het bedraden worden

dan is één van de twee sekundaire trafowikkelingen verkeerd-om aangesloten, waardoor die twee wikkelingen elkaar tegenwerken. De drie transistors kunnen worden getest door het nameten van de basis-emitterspanningen (0,6 V). Bij deze metingen moet een akku of een weerstand van enkele tientallen ohms op de uitgangsklemmen worden aangesloten. Bij snelle metingen kunnen de uitgangsklemmen gewoon even kortgesloten worden. Duidelijk afwijkende spanningen wijzen op een f o u t ; aan de hand van het schema en de funktiebeschrijving kunnen we beredeneren, waar die f o u t moet zitten.

Gebruik

alle verbindingen gekontroleerd en wordt nog eens met behulp van een ohmmeter nagegaan of de aardaansluiting van het netsnoer kontakt maakt met de behuizing, het trafoblik en het schakelpookje van S I , voor zover dat van metaal is natuurlijk.

Test Na deze laatste kontrole wordt het spannend: de " r o o k t e s t " is aan de beurt. Het geopende apparaat w o r d t (zonder akku's) ingeschakeld en de netsteker wordt in het stopkontakt gestoken. Als er niets rookt, brandt, stinkt, knettert of knalt dan heeft het apparaat deze eerste test met glans doorstaan. Licht bovendien de LED (D5) op, dan weten we dat de voeding (het lin-

ker schemagedeelte) ook in orde is. Nu wordt een ampèremeter op de uitgangsklemmen aangesloten (bereik: 1 A DC; let op de polariteit I). Het meetinstrument moet de voorgeschreven laadstroom, afhankelijk van de stand van S3, aanwijzen. Als alles klopt, schakel dan S2 om en probeer het nog eens. Kleine afwijkingen (tot 10%) van de in het schema gegeven stroomwaarden zijn niet verontrustend. Deze test mag niet te lang duren omdat T3 er zwaar door wordt belast. Als het apparaat niet funktioneert, meten we de spanningen na die in de tekst en in het schema zijn aangegeven. Wanneer de trafospanning in de 24 V-stand van S2 nul volt bedraagt.

In de inleiding is al verteld hoe het apparaat bediend moet worden. In tabel 1 vinden we de schakelstanden van S3 en de bijbehorende typen akku's. Over het algemeen bedraagt de oplaadtijd 14 uur; wat langer kan geen kwaad. Als de nicad-lader klaar is moeten we nog wat accessoires maken: batterijhouders voor ieder type, met snoeren en banaanstekers. Om te voorkomen dat de akku's verkeerd worden aangesloten kiezen we rode kabels en banaanstekers voor de pulsaansluitingen en blauwe o f zwarte voor de minaansluitingen. Tijdens bedrijf w o r d t de achterwand van de kast, die als koeling fungeert voor T 3 , handwarm. Alleen als S2 in de 24 volt-stand staat en er maar een paar akku's aangesloten zijn, w o r d t de temperatuur een stuk hoger. Rampzalig is dat niet, maar het is wel zonde van de kostbare energie die dan onnodig door T3 in warmte w o r d t omgezet.

Voeding De wisselspanning uit het

net wordt via de smeltzekering F en de dubbelpolige netschakelaar SI naar de transformator gevoerd. Die zet de gevaarlijke 220 volt om in een onschadelijke spanning van 12 volt. Omdat er twee sekundaire wikkelingen zijn, kunnen die ook in serie geschakeld worden om 24 volt te krijgen. Dat gebeurt met schakelaar S2. In het schema volgen dan vier dioden. D l t o t en met D4. Die staan in een brugschakeling en ze zetten de van de trafo afkomstige wisselspanning o m in een gelijkspanning. Een diode wordt geleidend als de anode, dat is het driehoekje in het schemasymbool, een positieve spanning voert ten opzichte van de katode. De trafospanning aan de bovenen onderkant van de brugschakeling wisselt steeds van polariteit. Is boven plus en onder m i n , dan gaan de dioden D2 en D3 geleiden, zodat ook achter de gelijkrichter de plus boven en de min onder ligt. Na het wisselen van de polariteit geleiden D l en D4, maar de uitgangspolariteit b l i j f t onveranderd. We hebben dus een gelijkspanning gekregen. In figuur 9 zien we aan de hand van tijddiagrammen precies wat er gebeurt. Figuur 9a stelt de wisselspanning voor, figuur 9b de gelijkgerichte spanning, die dan nog allesbehalve konstant is. Daarvoor zorgt elko C l . Opgeladen door de spanningspieken overbrugt deze elko de " g a t e n " , doordat hij dan zijn spanning weer langzaam afgeeft. Het eindresultaat is een konstante spanning van ongeveer 17 of 34 volt, afhankelijk van de stand van S2. De LED D5 doet dienst als aan/uit-indikator.

o (O

Als gevolg van de opmars van de LED is het uiterlijk van hifi-apparatuur de laatste jaren duidelijk veranderd. Waar vroeger één lampje voldoende was o m aan te geven of een apparaat al dan niet was ingeschakeld, vinden we nu vaak een kompiete lichtshow van nerveus knipperende LED's, die van alles en nog wat signaleren. Ook de mechanische VU-meter heeft inmiddels het veld moeten ruimen voor een rijtje LED's. Het is een vrij eenvoudig kwarwei, zo'n LED-VU-meter in een bestaand apparaat in te bouwen, zodat het weer up t o date is.

VU . . . betekent "volume u n i t " , wat vertaald zou kunnen worden met " u i t s t u r i n g " . De VU-meter geeft een optische indikatie van de geluidssterkte van een spraakof muzieksignaal. Is dat signaal te zwak, dan zijn alle LED's gedoofd. Bij een te sterk signaal, waardoor het geluid zou gaan vervormen, lichten de vijf LED's allemaal op. Geluidssterkte kan worden uitgedrukt in dB (decibel). De dB-schaal, die we op VU-meters vaak aantreffen, is logaritmisch (dus niet in gelijke stapjes verdeeld) en omvat alle voor de mens hoorbare geluidssterkten, te beginnen met de 10 dB die vallende bladeren veroorzaken t o t aan geluiden die de pijngrens van 120 dB overschrijden. Wat de VU-meter aanwijst is de gemiddelde waarde van de uitsturing; dus de gemiddelde sterkte van het akoestische signaal. Kortdurende spanningspieken worden door de VU-meter niet gemeten en dus ook niet aangegeven. Daarvoor zou een piekspanningsmeter nodig zijn.

De schakeling IC1 vormt het hart van de

LED-VU-merer schakeling. Het is de logaritmische nivo-indikator SN 16880N van Texas Instruments. In figuur 1 zien we de opbouw en de aansluitingen. Het IC kan, naar keuze, twee LF-signalen ( A l en A2) of slechts één signaal ( A l óf A2) verwerken (LF = laagfrekwent). In het eerste geval wijst de VU-meter steeds het signaal met de hoogste amplitude aan. Binnenin het IC zetten twee gel ijkrichters het LF-signaal o m in een gelijkspanning. Die gelijkspanning komt terecht op de ingangen van vijf opamps, die als komparators (vergelijkers) geschakeld zijn. De zich tussen de pennen 14 en 7 bevindende weerstandsdeler levert de (vijf) referentiespanningen voor die komparators, verdeeld in stapjes van 5 d B . Als de gelijkgerichte ingangsspanning net zo groot

wordt als een van die referentiespanningen, brengt de betreffende komparator de stuurtransistor voor de extern aangesloten LED in geleiding. Nu we zo'n beetje weten wat er binnen in het IC gebeurt, gaan we eens naar de rest van de schakeling kijken. Uit figuur 2 b l i j k t dat er nog maar een paar externe komponenten nodig zijn om de VU-meter kompleet te maken. De ingangsschakeiing bestaat uit de kondensatoren C l en C2 en de instelpotmeters PI en P2. De kondensatoren zorgen ervoor dat er geen gelijkspanning op de ingangen van het IC (pen 9 en 11) kan komen. De potmeters PI en P2 worden zo ingesteld dat alle LED's oplichten wanneer de versterker zijn maximale vermogen levert. Hoe dat instellen dient te gebeuren k o m t

straks nog aan de orde. Aan de koliektor van de Interne stuurtransistors zijn de weerstanden R1 t o t en met R5 en de LED's D l t o t en met D5 aangesloten. Deze LED's lichten op als de betreffende uitgangen laag zijn. Voor de noodzakelijke traagheid van de uitlezing zorgt kondensator C3. Deze traagheid is nodig om te voorkomen dat de LED's al te nerveus op de muzieksignalen knipperen, maar net als de wijzer van een mechanische VU-meter in geleidelijke "bewegingen" de sterkte van het muzieksignaal aangeven. Met de aangegeven waarde voor kondensator C3 is de "aanspreekvertraging" bij stijgend signaalnivo betrekkelijk gering (ongeveer 10 ms), terwijl de "uitschakelvertraging" bij dalend nivo naar verhouding groot is (ongeveer 550 ms). Indien ge-

Fjguur 1 . Aansluitingen en schema van het binnenwerk van de logaritmische nivoindikator. Figuur 2. Voor de opbouw van een l
uj \ 05

m

m

04

03

Qj 02

IJ

LU

\J1

01 /

GND1

GND2

1 0 . . . 18 V

0<]

0 wenst, kunnen deze tijden worden gewijzigd door een andere waarde voor C3.

BouwbeschrijvJng Alle komponenten kunnen gemakkelijk worden ondergebracht op een kleine Elexprint (formaat 1). Bij het monteren van C3 moet op de polariteit worden gelet, minaansluiting wijst naar het woord "Elex" op de rand van de print (zie figuur 3). De markering van het IC wijst precies de andere kant op. Soldeer het ICnietdirekt in de schakeling, maar gebruik een IC-voetje. Uit de montagetekening (figuur 3) blijkt duidelijk waar de andere onderdelen moeten komen. De zwarte lijnen zijn draadbruggen. De print zelf heeft geen eigen behuizing nodig. Omdat de VU-meter zijn ingangssig-

naai betrekt uit de eindversterker, kan hij daar ook het beste bij worden ingebouwd. In de frontplaat kan dan een gleuf worden gezaagd, waardoor de LED's zichtbaar zijn. Eventueel kunnen de LED's ook door draden met de print verbonden worden, als de print niet in zijn geheel achter de frontplaat past. In de versterker gaat het LFslgnaal van de luidsprekeraansluiting naar een van de beide ingangen op de print; het maakt niet uit welke. Het enige belangrijke is, dat die ingang goed afgeregeld wordt. Daarover later meer; nu eerst iets over de stroomverzorging.

Voeding In het schema (figuur 2) staat aangegeven dat de voedingsspanning mag liggen tussen 10 en 18 volt.

•m

11

'H" 'ff -

C4

1

22

13

D

•n liook

^

220n

|ioc

12

IC1 SN16880N

83648X-2

I O

Onderdelenlijst

R1 t / m R5 = 470 n C1,C2 = 4 7 0 n F C3 = 2 2 M F / 2 5 V C4 = 100 n F D l t / m D 4 = L E D , groen D5 = LED, rood IC1 = S N 1 6 8 8 0 N

Diversen: 1 Elex-print, formaat 1 1 IC-voet, 14 pennen (DIL) 2 soldeerstiften, 1 mm

Eventueel: R6 = 2,2 kï2/1 W D6 = ZPD 1 5, zenerdiode 15 V/500 mW Tl = B D 1 3 9 Koelster voor transistors in TO-220 plastic-behulzing; warmte weerstand 12,5° C/W

Als dat overeenkomt met de voedingsspanning van de versterker, is het probleem opgelost, want dan kan de VU-meter rechtstreeks op de voeding van de versterker worden aangesloten. Is de voedingsspanning van de versterker echter hoger dan 18 volt, dan moeten we onze toevlucht nemen t o t de hulpschakeling van f i guur 4. Deze brengt gelijkspanningen van 20 t o t 60 volt terug t o t een toelaatbare waarde van 14,4 volt. De weerstand R6 moet 1 watt kunnen verwerken en transistor T l heeft een koelvin nodig. Als de schakeling van figuur 4 opgebouwd is en verbonden met de einversterker, meten we eerst de emitterspanning van de BD 139 na. Ligt die in de buurt van de 14,4 volt, dan is alles in orde en kunnen we de gereduceerde voedingsspanning aansluiten op de VU-meter-print.

Afregel ing Als we eenmaal zo ver zijn dat de VU-meter bedrijfsklaar is, zal de verleiding erg groot zijn de versterker eens flink open te draaien om even van de vruchten van onze noeste arbeid te genieten. Niet doen! Het IC kan kapot gaan als de ingangsspanning te groot is. Eerst draaien we de lopers van de twee instelpotmeters

helemaal naar massa. Dan wordt de versterker, uiteraard voorzien van een spraak- of muzieksignaal, zover opengedraaid dat hij begint te vervormen. Denk om de buren; twee uur 's nachts bijvoorbeeld is niet het meest geschikte tijdstip voor deze afregeling. We draaien nu de instelpotmeter die op de versterkeruitgang is aangesloten zover open dat LED D5 nèt oplicht. Als we het volume dan zover terugnemen dat de vervorming verdwijnt, moet D5 donker blijven. Het is zinvol voor D l t o t en met D4 groene LED's en voor D5 een rode te nemen,

VU-meter-print maken. Maar omdat de print toch twee ingangen heeft, is het heel goed mogelijk het linker kanaal op PI en het rechter kanaal op P2 aan te sluiten. De uitlezing geldt dan voor het kanaal met de hoogste uitsturing. Bij het afregelen zetten we de balansregelaar zover mogelijk naar links als we het linkerkanaal afregelen, en naar rechts als het rechter kanaal aan de beurt is.

In de beschreven versie is de VU-meter geschikt voor versterkers met een maximaal uitgangsverm.ogen van 10 watt. Als de versterker zwaarder is, t o t 100 w a t t , moet de luidsprekeruitgang via een weerstand van 1 mSl verbonden worden met de ingang van de VU-meterprint, anders loopt het IC gevaar. De boven beschreven afregeling klopt alleen voor de aangesloten eindversterker; wordt de print voor een andere versterker gebruikt, dan moet de procedure herhaald worden.

Figuur 3. Bij de montage op de kleine Elex-print zijn in totaal 11 draadbruggen nodig. Deze bouwtekening geeft aan waar.

Stereo Natuurlijk kunnen we bij stereoversterkers voor ieder kanaal een afzonderlijke

Tl _ _

20-60V

14,4V

-©

I. R6l

Iivi/

BD 1 3 9

DO D6

1®

^

(500mW)

(£>

•

83648X 4

^

Figuur 4. De voeding krijgt de VU-meter direkt uit de eindversterker. Met de drie onderdelen T l , D6 en R6 is dit ook bij hogere voedingsspanningen geen probleem.

Compact-disc (zeer) nader bekeken Wat je hier ziet is geen braille maar een foto van de compact disc, gemaakt met behulp van een elektronenmikroskoop. De compact-disc maakt deel uit van een nieuw afspeelsysteem waarbij de plaat niet meer door een naald maar door een laserstraal wordt afgetast. Omdat er geen direkt kontakt is tussen plaat en aftaster, in tegenstelling t o t wat het geval is bij een grammofoonplaat, zal de plaat niet slijten. Het zogenaamde "grijs draaien" behoort dus t o t het verleden. Wat de compact-disc verder zo bijzonder maakt is zijn onovertroffen geluidskwaliteit en het feit dat de informatie digitaal is opgeslagen. Dat laatste gebeurt dus in de vorm van putjes in het plaatoppervlak, die zorgen voor het al dan niet reflekteren van de laserstraal. Wat dat betreft lijkt de werking erg veel op die van de streepjescode die vorige maand uit de doeken is gedaan. De onderste foto toont (je raadt het al) een groef van een stereo-grammofoonplaat. De groef is als het ware in twee helften gedeeld. De ene helft bevat de informatie voor het linkeren de andere voor het rechterkanaal. De grootte van het w i t t e rechthoekje stemt overeen met de afmetingen van het stukje compact-disc van de bovenste foto. De werkelijke breedte daavan is één honderste milimeter. De sporen van een compactdisc zijn dus veel en veel smaller dan die op een gewone grammofoonplaat. Daarom heeft de compactdisc ondanks zijn hogere draaisnelheid toch een langere speelduur (± 1 uur). Nog even een indruk geven van het aantal putjes op

één compact-disc: stel voor dat elk putje een persoon is, dan is het mogelijk op één zo'n 15 centimeter groot schijfje de hele wereldbevolking neer te zetten!

Veelzijdige telefoon De houten kist met hoorn en veel koperbeslag mag dan door de PTT onder de naam " R e m b r a n d t " weer van stal gehaald zijn ("voor klassieke interieurs" zegt de folder), met de hedendaagse techniek zijn ook eigentijdsere telefoontoestellen te bedenken. Kijk maar naar dit nieuwe apparaat van Siemens, dat in elk geval nog niet bedoeld is voor de Nederlandse markt. Meest opvallend is wel het Liquid Crystal Display (LCD), waardoor dit toestel enige gelijkenis vertoont met een rekenmachine. Rekenen

of beter gezegd: tellen, doet hij dan ook. En wel het aantal " t i k k e n " en de gespreksduur. Zo hoeft de tweemaandelijkse telefoonrekening niet meer als een donderslag bij heldere hemel te komen. Het toestel houdt immers precies de stand van zaken bij. Het apparaat heeft nog meer mogelijkheden. Zo zijn er zeven funktietoetsen waarmee naar wens 14 voorgeprogrammeerde telefoonnummers of diensten van het (Duitse) EMS kommunikatiesysteem gekozen kunnen worden. Enkele van die diensten zijn bijvoorbeeld het driemansgesprek, het doorkiessysteem (als je op een ander nummer bereikbaar bent) en het terugbelsysteem (voor het geval dat je opgebeld wordt terwijl je in gesprek bent). Ook kan het apparaat geprogrammeerd worden voor het automatisch herhalen van telefoonnummers voor het geval de betreffende persoon in gesprek mocht zijn. Het toestel wordt gevoed via de telefoonaansluiting, maar er is een beveiliging getroffen voor het geval dat de stekker " u i t de m u u r " wordt getrokken. De geheugeninhoud (geprogrammeerde telefoonnummers -idiensten en de tellerstand) gaat niet verloren omdat

een lithium-baterij met een gegarandeerde levensduur van 10 jaar de stroomvoorziening van het geheugen in stand houdt. Ook de harde, ongenuanceerde telefoonbel heeft men bij dit toestel ingeruild voor een beschaafd klinkend elektronisch geluid. De geluidssterkte hiervan is traploos instelbaar. Tenslotte nog de geruststelling dat ook een hoorn voor de spreek- en luisteraktivieiten niet ontbreekt.

Speelgoed beurs Omdat de Sint, zo leert de ervaring, al in de herfst met de nodige inkopen begint, is dat ook het moment waarop fabrikanten en importeurs het grote speelgoedoffensief starten. Vandaar waarschijnlijk dat juist 13 t / m 16 oktober de beurs Speelgoed '83 in de R A I te Amsterdam zal plaatsvinden. Centraal op deze eerste Nederlandse speelgoedbeurs staan o.a. de elektronische spellen (chiptoys). Donderdag 13oktober zal over dit onderwerp een symposium zijn waarop diverse sprekers d i t onderwerp zullen belichten. Verder zullen zoal aanwezig zijn: diverse modelspoorbanen van fabrikanten en de stichting Railhobby, een verzameling antieke poppen en demonstraties poppen maken, een grote dierentuin met pluche beesten, een caroussel voor de allerkleinsten, demonstraties van het schminken van kinderen, een kinderspeelplaats uit Lapland en een expositie van speelgoed van vroeger. Voor elk wat wils dus op deze beurs, een leuke binnenkomer van de herfstvakantie. Zij die meer informatie wensen kunnen op het NS-station een folder halen waarin tevens de prijzen van de voordelige trein-toegangsbiljetten staan vermeld.

Een stroombron is een sclial<eling die een konstante, van de belasting onafhankelijke stroom levert. Dit in tegenstelling tot een spanningsbron, die een belastingsonafhankelijke spanning levert. Een spanningsbron is meestal als kompleet apparaat gebouwd terwijl een stroombron in de regel deel uitmaakt van een grotere schakeling. Figuur 1 geeft het teken-

Figuur 1 . Een stroombron stelt de uitgangsspanning zo In dat de stroom konstant blijft. Figuur 2. Stroombronschakeling met NPN-transistor. De ultgangsstroom wordt bepaald door Rg. Figuur 3. Het testen van de stroombron kan met een 1 kü, potmeter als belasting gebeuren. Figuur 4. Stroombronschakeling met PNP-transistor. De belasting ligt aan de m i n .

stroombron UB = 9 V "1

1

10mA

: Ikonst.

I

I" "^D "

=• R L • Ikonst.

i BC 5 4 7

I

I I I I

83639X-1

^

83839X-3

D1,D2: 1N4148

UB = 9 V

T^

ic

•i

+

^ RL

-^

BC 557

(BC 547) T ^ ^ i 0,6 V

EL NPN-Transistor f

RL

0,6V

D l , D 2 : s i l i c i u m d l o d e n (1IM4148)

O

83639X-2

D l , 0 2 : 1N4148

•O-) 83639X-4

I I

I

Figuur 5. Een overgebleven stukje Elex-print voldoet om het experimenteerschakelingetje op te kunnen bouwen. Figuur 6. De opgebouwde experimenteerschakeling. Bij verdraaiing van de potmeteras zal de meternaald nagenoeg op haar plaats blijven.

m

#

••

®

symbool van een stroombron. Deze laat een stroom lopen door weerstand R L . De uitgangsspanning is, volgens de wet van Ohm, afhankelijk van die belastingsweerstand. Hoe hoger die is, des te hoger zal de spanning moeten zijn die de stroombron moet leveren om dezelfde stroom te kunnen laten vloeien. Verandert de weerstand, dan zal de spanning ook veranderen, zodanig dat de stroom hetzelfde blijft.

Principeschakeling In figuur 2 is de schakeling van een stroombron met een transistor te zien. De stroom loopt door belastingsweerstand R L (dit kan natuurlijk elke willekeurige verbruiker

zijn). Zowel de dioden D l en D2 als de basis-emitterovergang van de transistor staan in doorlaatrichting geschakeld. Over elke diode staat een doorlaatspanning van 0,6 V, dus tussen de basis en de min van de schakeling staat 1,2 V. De emitterspanning is 0,6 V lager dan de basisspanning. Voor de spanning die over Re staat b l i j f t nu nog 0,6 V over. Deze spanning is konstant omdat de doorlaatspanningen van de dioden en de basis-emitterspanning ook nagenoeg konstant zijn. Daardoor zal ook de kollektor-emitter-stroom, die door Re vloeit, konstant blijven. Deze heeft de waarde l. = 0 # ^

Re bepaalt dus de grootte van de geleverde stroom. Voor een 5 mA stroombron bijvoorbeeld moet een Re van 120 i2 gebruikt worden. Om de schakeling te testen kan in plaats van R|_ een potmeter gebruikt worden in serie met een multimeter (figuur 3). De wijzeruitslag zal nagenoeg konstant blijven bij verdraaiing van de potmeteras. Als de stroomverbruiker met één aansluiting aan de min ligt dan kan de schakeling van figuur 4 gebruikt worden. De werking is principieel hetzelfde, alleen is de NPN-transistor door een PNP-exemplaar vervangen. Met kondensator C l wordt de stabiliteit van de basis-

spanning en daarmee die van de geleverde stroom verhoogd. Voor het experiment kan de schakeling op een overgebleven stukje Elexprint opgebouwd worden. Een bedradingsvoorstel is gegeven in figuur 5. Het gaat hier o m de schakeling met NPN-transistor van f i guur 3. Voor de voeding wordt gebruik gemaakt van een 9 V batterijtje.

Digitale meetpen Interessant voor de digitale hobbyisten o n d e r d e Elexlezers is een nieuwe meetpen van de firma Hioki. Dat is een handig stukje meetgereedschap, speciaal bedoeld voor kontrole en foutzoeken in computers en andere mikro-elektronica.

de afmetingen minimaal zijn: de XT-3000 meet 98 x 70 x 9,8 mm en de XT-5000 100 x 55 x 12 m m . Ook de prijs mag sportief genoemd worden, nog net geen honderd gulden voor de XT-3000 en f 139,— voor de XT-5000. Manidan Postbus 1033 2240 BA Wassenaar Tel.: 01751-89690 Het ding, dat het typenummer H3211 heeft meegekregen, is op de beurs " H e t instrument" geïntroduceerd en dus zó gloednieuw dat we er nog niet al te veel van weten. Wat we al wèl weten is het volgende: Het meetinstrumentje heeft een tamelijk handzaam formaat; de afmetingen zijn 163 x 19 x 28 m m . Het is uitgerust met een SVi-cijferig display en heeft een zeer hoge ingangsweerstand, namelijk 12 Mohm. Het beschikt over een polariteitsindikatie en heeft een automatische bereikkeuze-omschakeling. Dingen als overbelasting en de toestand van de batterij worden op het display aangegeven. De spanningsbereiken (AC en DC) zijn 2, 20, 200 en 500 V. De weerstandsbereiken: 2, 20, 200 en 2000 K o h m . Een zoemer en een optisch signaal maken dat de meetpen ook als handige geleidingstester bruikbaar is. De prijs zal zo rond de f 180,— komen te liggen. Voor dat bedrag krijgt u er dan wel een tasje met toebehoren bij. B. V. Ingenieursbureau voor ir. I. Hartogs, Strevelsweg 700/603, 3083 AS Rotterdam, Tel. 010-817833

(X054M)

Mini-relais Ook in auto's neemt de hoeveellheid elektronica langzaam maar zeker toe. Zodanig zelfs dat de fabrikanten al doende zijn met het miniaturiseren van de verschillende onderdelen om ruimte te sparen. De firma Siemens wilden hier ook graag een steentje aan bijdragen en k o m t met een mini-uitvoering van hun bekende "K-relais", een print-relais dat o.a. al jaren een vaste klant is in het binnenwerk van heel wat auto's. Het nieuwe mini K-relais meet slechts 15,5 x 13 x 18 m m en is daarmee ongeveer 60% kleiner dan zijn voorganger. De f o t o laat het relais zien naast een paar autosleutels.

Elektrotechniek,

<X058M)

Klein, kleiner, het kleinst Nadat Sony met de " w a l k m a n " , een miniatuur draagbare cassetterecorder, de aanzet heeft gegeven w o r d t de markt overspoeld met kleine, van een hoofdtelefoontje voorziene apparaatjes. Niet alleen cassetterecorders, maar ook radio's. Manidan in Wassenaar importeert twee van dergelijke apparaatjes: de Stereo Sports XT-3000 en de Stereo Sports XT-5000. Beide hebben een FM-ontvangstgedeelte waarmee, dankzij de grote gevoeligheid, een prima stereo geluid w o r d t verkregen. De XT-5000 heeft bovendien de mogelijkheid om op de middengolf af te stemmen. Behalve de geluidskwaliteit is ook de vormgeving opmerkelijk. Beide toestelletjes bieden een moderne aanblik, terwijl

Het relais is natuurlijk niet uitsluitend voor toepassing in auto's bedoeld. Het is een universeel bruikbaar print-relais en voor ons elektronici dus ook interessant. Het is te krijgen met maak-, wissel- en verbreek-kontakten en het bestaat in een 6 V, 12 V en 24 V versie. De kontakten kunnen schakelspanningen verdragen van 75 V gelijk- en 600 V wisselspanning en zijn bestand tegen schakelstromen t o t maar liefst 10 A. Het maximale schakelvermogen bedraagt 4 0 . . . 120 W/500 V A . Een kleuter met volwassen eigenschappen, zogezegd, (X057 M)

DIGI-rad

NEN ( N A N D ) AO—1 -OA B

EN (AND)

fessen n enen en nullen

BO—'

In deel 1 zijn de drie elementaire logische kombinaties EN, OF en NIET behandeld. (Engels: A N D , OR en NOT.) Ze kunnen worden gerealiseerd met zogenaamde poorten. Ter opfrissing zijn de drie poorten met waarheidstabel in figuur 1 getekend.

De waarheidstabel voor een NEN-poort kun je gemakkelijk uit de waarheidstabel voor een EN-poort herleiden: Tabel 1

1 (AND)

'A -OA'B

OF

I

0

B A • B 0 0 1 0 1 1

(OR) A

>1

- O A<-B

0 1 Q 7

B A+B 0 0 0 1 1 1 1 1

N I E T (NOT) INVERTER

AO

{ ^ ^

-OA

1*

A

IET (NOT)

-OA-B

deel 2: NEN en NOF

EN

O '

1

h l1

Nieuw is de tekst " A • B", in plaats van " A EN B", en " A + B " , in plaats van " A OF 8 " . De tekens " • " en " + " hebben niets te maken met vermenigvuldigen of optellen. Een horizontaal streepje boven één of meerdere letters geeft de funktie N I E T a a n . Logische getallen worden door TTL-poorten verwerkt in de vorm van spanningen van O of 5 volt. Indien bijvoorbeeld minstens één ingang van een OF-poort +5 volt is krijg je op de uitgang van die poort +5 volt. De waarheidstabel van een OF-poort kun je kontroleren met de elders in dit nummer beschreven digi-trainer. Maar vi/acht even! Op de print van de digi-trainer (basisopbouw) zit geen EN-, OFof NIET-poort. Wat te doen? Mogelijkheid 1 : koop IC's met daarin de ontbrekende poorten (voor de typenummers: zie figuur 9) en zet die op de plaats van de NEN-poorten. Mogelijkheid 2 : Ga na of het soms tóch met een NEN-poort gaat. Wat is een NEN-poort eigenlijk? NEN (Engels: NAND) is de logische en taalkundige kombinatie van N I E T en EN.

EN

NEN

A

B

A . B

A . B

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

1 1 1 0

Bekijk de laatste twee regels van tabel 1 eens goed. In beide gevallen is A " 1 " ; B en de NEN-uitgang A • B zijn kwa logisch nivo tegengesteld aan elkaar. Met andere woorden; Indien A met -i-5 volt is verbonden is de NEN-poort in een inverter omgetoverd, met B als ingang. (Eigenlijk hoeft A helemaal niet met -^5 volt te worden doorverbonden en kun je A gewoon los laten hangen. Dat k o m t omdat een open TTL-ingang zich gedraagt als een ingang die " 1 " is. Deze manier van werken is echter ongebruikelijk.) Ook als B in plaats van A met -1-5 volt is verbonden, ontstaat een inverter, nu met A als ingang (bewijs: de tweede en de vierde regel van tabel 1). Er is nog een derde manier om een inverter te krijgen: verbind de twee ingangen A en B met elkaar (het " w a a r o m ? " volgt uit de eerste en dè vierde regel van tabel 1).

r

-OA

0

OF :

AO—I AO

\

^

^

-OA

to

-OA

OF:

(^O-H

& ^

-OA

In een mum Man tijd zijn de drie NEN-inverter-mogelijkheden op de digi-trainer-print uit te proberen. Verbind één van de twee ingangen met ® en de andere afwisselend met (?) ( " 1 " ) of @ ("O"). Sluit de poortuitgang aan op de indikatieschakeling. Indien de poortuitgang " 1 " is licht de LED op.

o Ól

5b

0

NEN AO-

i^T>

>o -O

ABI

BO-

- o AB

twee keer inverteren = niet inverteren

Wat hou je over? De alternatieve EN-poort, waarnaar we een aantal regels geleden op zoek waren. Zo zie je maar: de NEiSI-poort is een uitgesproken variable schakeling. Hetzelfde geldt voor NOF-poorten (Engels: NOR). Uit de kombinatie van NIET en OF ontstaat NOF, anders gezegd: NIET OF = NOF. Het zal dan ook niemand verbazen dat een NOF-poort kan worden samengesteld uit een OF-poort en een inverter:

^^}l!>—^"^ O ^]:Ë>-D>De inverter kunnen we mooi gebruiken voor een experiment. Zet twee inverters achter elkaar; de beide inverterfunkties heffen elkaar op.

Ook de waarheidstabel voor een NOF-poort is uit die voor een OF-poort te herleiden: Tabel 2

OF

NOF

A

B

A -^ B

A-F B

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 0

Een blik op deze waarheidstabel bevestigt het vermoeden dat de NOF-poort net als de NEN-poort als inverter kan worden gebruikt. Dat kan door de beide ingangen aan elkaar te knopen (eerste en vierde regel van tabel 2) of door één van de twee ingangen met nul volt ("O") te verbinden (indien A ingang is: zie de eerste en de derde regel van tabel 2; indien B ingang is: zie de eerste en de tweede regel van tabel 2).

AO-

~T>I\D

© AO

^ ^ > 0 — -
o; OF: -OA

ir-< HO—I

OF:

®. AO-

-OA

Indien een dergelijke inverter w o r d t aangesloten op de uitgang van een NOF-poort, heft deze inverter het invertergedeelte van de NOF-poort op. En wat blijft er over? Een OF-poort!

bovenaanzicht IC's

74LS00 4 NEN-poorten

74LS04 6 inverten

74LS08 4 EN-poorten

74LS32 4 OF-poorten

De aansluitingen van een IC met NOF-poorten verschillen van die van IC's met NEN-poorten (zie figuur 9). Vandaar dat voor NOF-IC's op de p r i n t van de digi-trainer een speciale IC-voet is gereserveerd, te weten IC3 met de poorten V, W, X en Y. In het IC, type 74LS02 zitten vier NOF-poorten. Met IMOF- en NEN-poorten kun je nog veel meer interessante logische schakelingen maken, zoals volgende maand zal blijken.

74LS02 4 NOF-poorten

(Mi^M 4h Kondensatoren Weerstanden worden met R aangegeven. Door middei van gekleurde ringen Is de waarde erop gedrukt. De kleurkode Is als volgt:

Qinrü

1

r

1

••

1

,/

_ j

1

/

1 2de c jfer

vermenigvul- tolerantie digrr)g3faktor

kleur

cijfer

zwarl

-

0

1

-

bruin

1

1

10

± 1%

rood

2

2

100

± 2%

oranje

3

3

1000

geel

4

4

10.000

-

groen

5

5

100.000

± 0,5%

blauw

6

6

1.000.000

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

-

-

goud

-

-

xO.I

± 5%

xO.OI

± 10%

-

± 20%

zilver geen

Voorbeelden: bruln-rood-bruln-zilver: 120^2 10% geel-violet-oranje-zllver: 47.000 = 47 k f i 10% (In Elex-schrljf-

zijn kleine ladingreservoirs. Aangezien ze wel wisseispanning, maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanningen. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 1 1 pF en ^jJ.F, dus tussen F en 1.000.000.000.000 1.000.000 De waarde is op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; 0,03/xF = 30 nF; 100 p (of nlOO of n1) = 100 pF. Behalve de kapaciteit is ook de spanning belangrijk. Die moet minstens 20% boven de voedingsspanning liggen. De prijzen van de in Elex-schakelingen toegepaste kondensatoren liggen als regel zo tussen f 0,30 en f 1,50.

^K

wljze; 47 k)

Elektrolytische kondensatoren

bruin-groen-groen-goud; 1.500.000 = 1,5 M ^ 5% (in Elexschrijfwijze: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%). Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen l^uF en lO.OOOyuF). Ze zijn echter wel gepolariseerd, d.w.z. ze hebben een plus- en een min-aansluiting, die niet verwisseld mogen worden. Bij tantaal-elko's (een heel klein type elko) is de plus altijd de langste van de twee aansluitdraden. De prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van IO/iF/35 V kost zo rond f 0,40.

Dioden

Potentiometers oftewel potmeters, zijn speciale weerstanden met een verstelbaar sleepkontakt. Met dat sleepkontakt wordt een deel van de spanning die over de hele potmeter-weerstand staat, afgetakt. Met een schroevedraaier instelbare, zogenaamde instelpots, kosten ongeveer twee kwartjes; echte potmeters (met .-I een as) zijn te koop vanaf ongeveer / 1,50.

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 om, dan sperren ze.

© • I Q doorlaatrichting

(±>—K^3 sperrichting

\n door/aatrichting ontstaat er over de aansluitingen van een silicumdiode een 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 punt of een inke-

è

M batterij

^S^ lampje

Een kleine stroom die van basis naar emitter loopt, veroorzaakt een (veel) grotere stroom tussen koliektor en emitter. Daarom zeggen we dat de transistor de basisstroom „versterkt" (stroomversterking). Transistors zijn vandaag de dag de belangrijkste basiselementen in versterkerschakelingen. In onze schakelingen worden de typen BC547 (NPN) en BC557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen.

^ Zijn 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. De belangrijkste technische gegevens van een diode zijn de sperspanning en de maximale stroom in doorlaatrichting. In Elex worden hoofdzakelijk twee typen gebruikt: 1N4148 (sperspanning 75 V, doorlaatstroom 200 mA), prijs ca. f0,^5. 1N4001 (sperspanning 50 V, doorlaatstroom 1 A), prijs ca. f 0,25. KOULEKTOR

EMfTTER

In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC547 en BC557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: NPN: BC548, BC549, BC107 (108, 109), BC237 (238, 239) PNP: BC558, BC559, BC177 (178, 179), BC251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

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

Geïntegreerde schakelingen

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

meestal afgekort tot „IC'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 DILbehuizing (dual-in-line): de bekende zwarte ,,kevertjes" met twee rijen pootjes. Vaak staan die pootjes trouwens iets te ver uit elkaar en moeten ze (voorzichtig!) wat worden bijgebogen, wil het IC in het voetje passen. Om vergissingen te voorkomen is pen 1 op het IC altijd gemerkt met een punt of een inkeping o.i.d.

9 ai

miMÈL Komponenten

aarde

Hier een lijst van de in Elex g e b r u i k t e o n d e r d e l e n . Zoals in de r u b r i e k " E l e x t r a " al gezegd, w i j k e n de s y m b o l e n soms af van de standaard-versies.

gloeilampje

neonlampje

weerstand

De schema's in E l e x bevatten o.a. de volgende s y m b o l e n :

I n*"» L—l

potentlometer (potmeter)

draad (geleider)

t J

+

cl

koptelefoon

zenerdiode luidspreker

thyristor spoel

diac

spoel met kern

transformator

# verbindingen

instelpotmeter LED (lichtgevende diode)

4J-? relais (konfakt in ruststand)

^'

kruising zonder verbinding

fotodiode (lichtgevoelige diode)

afgeschermde kabel stereopotmeter

^

NPN -transistor

operationele versterker (opamp)

schakelaar (open)

-J^. O

drukknop (open)

PNP-transistor AND-poort (EN-poort)

aansluiting (vast) LOR

(lichtgevoelige weerstand)

_

P'

kondensator

NAND-poort (NEN-poort)

aansluiting (losneembaar) (l^^

+ )

meetpunt

j I

(C>

4

variabele kondensator fototransistor ( N P N ) met en zonder basisaansluiting

OR-poort (OF-poort)

batterij-cel NOR-poort (NOF-poort)

N-kanaal J-FET

hjl^ HE)

elektrolytische kondensator

batterij (3 cellen)

I

I—

~~\\ ^ r \ ) ) \ /

zekering

EXOR-poort (EX-OF-poort)

P-kanaal J - F E T

h--JH3 diode

draaispoelinstrument batterij (meer dan 3 celleh)

\

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)

Jili I W ^ te W11I I I I N-^^t'ËË ^ • JUJLiL.jJl^

^ ^ « ? 2 ; ^ W ^KKMnKWV *^»^«SKW

Vroeger, en dan hebben we het over meer dan 15 a 20 jaar geleden, werden elektronische schakelingen opgebouwd door de afzonderlijke onderdelen gew o o n met de aansluitdraden aan elkaar te solderen. De buisvoeten (transistors waren nog niet zo ingeburgerd) en de voedingstrafo stonden wel op een aluminium chasis, maar kondensatoren, weerstanden en wat dies meer zij hingen er in oerwoud-stijl onder aan. Schroef maar eens een oude buizenradio open. Nu heeft een dergelijke montagestijl wel enkele nadelen. Het kost, vooral bij serieproduktie, veel tijd om onderdelen op zo'n manier te monteren of te vervangen. De kans op fouten is vrij groot en de zaak is onoverzichtelijk. Maar het duurde niet lang of een slimme geest kwam op het idee om de onderdelen op een stevige kaart te monteren. Deze kaart was gemaakt van hardpapier (pertinax). Op de achterzijde was het mogelijk de noodzakelijke geleidende verbindingen in de vorm van koperbanen aan te brengen. Zo werd de "gedrukte schakeling" geboren en omdat Engels de voertaal in de elektronica is werd dat een "printed circuit b o a r d " genoemd of kortweg " p r i n t " . De voordelen zijn overduidelijk: onderdelen zitten stevig op hun plaats en als een print eenmaal is ontworpen is de kans op montagefouten minimaal (de bedrading ligt immers al letterlijk vast en alles is bijzonder overzichtelijk). Voor het opbouwen van Elex-schakelingen hebben wij speciale printen ontworpen. We hebben niet gekozen voor een aparte print voor elke schakeing, maar voor een standaardprint. Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een uit Elex gebruikt kan worden. De gaatjes zijn volgens het genormaliseerde raster van 2,54 mm (1/10 inch) geboord, zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen. Door ervoor te zorgen dat je een paar Elex-printen in voorraad hebt, kun je meteen aan de slag als je een bepaalde schakeling wil bouwen. Er hoeven geen speciale, dure printen besteld te worden en je hoeft ook niet aan de gang met bakken etszuur om zelf een print te vervaardigen. Elex-printen zijn verkrijgbaar in drie formaten: formaat 1 (1/4 x euroformaat), 40 mm X 100 mm f 5,—/Bfrs. 99 (1/2 X euroformaat), 80 mm X 100 mm f 9,50/Bfrs. 187 formaat 4 (1/1 X euroformaat), 160 mm X 100 m m f 18,—/Bfrs. 355 Verzendkosten f 3 , — / B f r s . 60 per bestelling. Zie ook de service-kaart elders in dit blad. " E u r o f o r m a a t " is een gestandaardiseerd printformaat. Dank zij dit formaat passen de printen precies in allerhande kant-en-klaar kastjes die in de elektronicahandel verkrijgbaar zijn. Het materiaal waarvan Elex-printen zijn gemaakt is met glasvezel versterkt epoxy. Dit is sterker dan het pertinax dat vroeger voor printen werd gebruikt en trekt bovendien niet zo snel k r o m . De kleur is blauw en het patroon van d a onderliggende koperbanen is in w i t d r u k afgebeeld. In de vier hoeken zijn de ' montagegaten al geboord. Formaat 1 biedt plaats voor maximaal vier 14-pens ' C s in DIL-behuizing (DIL = Dual In Line). Voor de "kursus D I G i - t a a l " is een experimenteerprint verkrijgbaar: digi-trainer,besteinr. 83601 f 32,70/Bfrs. 6 4 4 Verzendkosten f 3,—/Bfrs. 60 per bestelling. Elex-printen zijn in de meeste elektronica-zaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen tegen vooruitbetaling op giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V., Beek (L) (België: PCR 000-017-70.26-01). formaat 2

'*-

. . . dat is zo'n beetje het m o t t o van Elex. Dat zal u na het doorbladeren van dit nummer ook wel duidelijk zijn geworden. Zijn er dan nog niet genoeg elektronica-tijdschriften? Misschien wel, maar er is er geen zoals Elex. Een fris en jong blad, helemaal afgestemd op de nieuwkomers in de elektronica. Bedoeld voor iedereen die nog niets of hoegenaamd niets van elektronica weet, maar er wel meer van wil weten. Geen zware kost dus in Elex, maar gemakkelijk en prettig leesbare artikelen, bouwbeschrijvingen, tips en wetenswaardigheden, gelardeerd met een snufje teorie. Al lezend en bouwend maakt Elex u spelenderwijs vertrouwd met teorie en praktijk van de elektronica. K o r t o m , als u wat meer van elektronica wilt weten, gewoon wel eens een leuke schakeling w i l t bouwen, of uw modelbouw- of fotohobby met elektronica w i l t kombineren, dan is Elex het blad voor u. De eenvoudigste manier om m.i.v. het november-number liaart.

Elex te ontvangen is gebruilc te mal<en van bijgaande

antwoord-