No title

nr. 17 januari 1985 f4,25 Bfrs. 84

0. tijdschrift voor iobby-elektronica •.•^%A

perkussie veiligheidsknipperlicht schemerschakelaar

onderdelentester

1 3® jaargang nr. 13 januari 1985 ISSN 0167-7349

Hoofdredakteur: P.V. Holmes Chef redaktie: E.J.A. Krempelsauer Chef ontwerp: K.S.M. Walraven

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

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

Redaktie Nederland: P.E.L. Kersemakers (hoofd landgroep), J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen. I. Gombos, Redaktie buitenland: A. Schommers, R.Ph. Krings Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.R Wijnen Vormgeving: C. Sinke

Uit de inhoud

Heeft u ook al eens een ogenschijnlijk puntgaaf onderdeel uit de hobbyla in een schakeling gezet, om na twee uur emmeren er achter te komen dat het ding toch niet meer zo puntgaaf was als het leek? Met deze komponententester b'ehoren dergelijke misgrepen voorgoed tot het verleden. Alleen. . . , hoe weet je nou dat de acht komponenten waaruit dit meetapparaatje bestaat, nog goed z i j n . . . ? komponententester biz. 1-14

Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs

Auteursrecht: De auteursreciitelijke besciierming van Elex strekt zichi mede uit tot de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals tot de ontwerpen daarvoor. In verband met artikel 30 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opgenomen sciiakelingen 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 GmbH, 5133 Gangelt.

© Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V-1985 Printed in the Netherlands

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

jaarabonnement 1985 Nederland België buitenland f 42,50 Bfrs. 840 /^ 5 8 , Een abonnement loopt van januari tot en met december en kan elk gewenst moment ingaan. Bij opgave in de loop van een kalenderjaar wordt uiteraard slechts een deel van de abonnementsprijs berekend. Bij abonnementen die ingaan per het oktober-, novemberof decembernummer wordt tevens het volgende kalenderjaar in rekening gebracht. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt).

Ofschoon aan sommige elektronische wonderwerkjes een bepaalde (kunstmatige) intelligentie wordt toegeschreven, bestaat ons kunsthoofd uit slechts wat plastic en twee elektret-mikrofoontjes. In sommige gevallen is namelijk de vorm belangrijker. . . kunsthoofd bIz. 1-29

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 W.H.J. Peeters (advertenties) Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag. Prijslijst nr. 1 is van toepassing. Korrespondentle: In linker bovenhoek vermelden: TV technische vragen LP lezerspost HR hoofdredaktie AW adreswijzigingen ADV advertenties ABO abonnementen RS redaktiesekretariaat

Hoe denkt u dat uw kennissenkring zal reageren, wanneer u beweert dat er alleen maar sinusvormige trillingen bestaan? Precies, ze zullen naar hun voorhoofd wijzen. Maar toch is het zo! Lees maar eens het verhaal over. . . de trillingen van monsieur fourier bIz. 1-44

elextra

1-04

komponenten

1-50

zelf bouwprojek ten komponententester Een eenvoudig meetapparaatje waarmee vrijwel alle elektronische komponenten op hun werking kunnen worden gekontroleerd.

1-14

automatische rogerpiep CQ, CQ, is er nog iemand rogerpiep?

1-16 "stand-by"

informatie, praktische tips mini-smoorspoel tegen hoogfrekwentinstralingen De titel z^egt het a l . . . boventonen, hoorbaar en zichtbaar Praktisch elke toon bestaat uit een grondtoon en een aantal harmonischen of "boventonen". nieuwe produkten

zonder

perkussie Een elektronisch drumstel dat het trommelvlies van de buren ontziet.

1-22

schemerschakelaar Licht uit, spot aan!

1-26

kunsthoofd Twee elektret-mikrofoontjes vormen bij deze schakeling letterlijk en figuurlijk het hoofdbestanddeel.

1-29

stroomtrafo Hoe met een eenvoudige multimeter wisselstromen kunnen worden gemeten.

1-32

C M O S onlogisch gebruikt CMOS-poortjes in analoge schakelingen. veiligheidsknipperlicht Acht knipperende LED's die de veiligheid van de nachtelijke fietser moeten verhogen.

1-20

1-20

1-25/1-28/1-49

kaleidoskoop

1-40

'n tip "Kant-en-klare" gaatjes voor luidsprekers.

1-43

autoversterkers Wat kunnen ze leveren?

1-48

grondbeginselen hoe zit dat Versterkers en vervorming.

1-13

opampkunde Wat men over operationele versterkers weten moet.

1-36

de trillingen van monsieur Fourier .. Het geheim van de periodieke trillingen.

1-44

1-33

kursus ontwerpen, deel 3 Gelijkrichters.

1-46

1-41

bij de voorpagina: Elektronica voor reuzen? Nee hoor, we hebben gewoon een standaard Elex-print 15 maal vergroot om tijdens beurzen de aandacht op ons blad te vestigen. Dat dat ons gelukt is, bleek wel uit de reakties die we kregen. Overigens werkt het ding ook echt: Het "lampje" knippert en de luidspreker piept! Het kleine kastje linksonder is een eenvoudige komponententester.

^^^^fc-!^

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

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

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p = (pico ) = 10~'^ = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10^^ = een miljardste (j = (micro) = 10-^ = een miljoenste m = (milli) = 10-3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend IVl = (Mega) = 10^ = miljoen G = (Giga) = lO" = miljard Het voorvoegsel vervangt \n Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6 800 000 Q 0Q33 = 0,33 n Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4fi7 = 4,7 ^iF = 0,000 0047 F

ïillSiijjisi

De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

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

Schema's Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DII\I,NENI. De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , " 5 1 " , " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer.

Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4; 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de onderdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. De zich op de onderkant (soldeerzijde) van de print bevindende koperbanen zijn in de plattegrond dun gedrukt. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen.

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

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

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

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

Netspanning Isoleer netspanningsleidingen zodanig dat er bij een gesloten kast geen aanraakgevaar bestaat. Alle van buiten bereikbare metalen delen moeten zijn geaard. * De netkabel moet met een 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.

^-^A?g^ Of een versterker goed is of niet, inangt niet alleen af van het uitgangsvermogen. Een heel belangrijk gegeven is ook de vervorming. Als de golfvorm van het uitgangssignaal volkomen identiek is met wat we erin gestopt hebben, is de vervorming 0%; een ideale waarde, die in de praktijk nooit voorkomt. Goede versterkers vervormen enkele honderdste procenten; bij een slechte versterker kan dat oplopen tot een paar procent. Het meten van de eigen vervorming van een versterker is geen eenvoudige zaak. Er is hoogwaardige en dus dure meetapparatuur voor nodig omdat eventuele vervorming, die in het meetcircuit zelf zou ontstaan, de hele meting natuurlijk waardeloos zou maken. De mate van vervorming wordt altijd gemeten bij een laag uitgangsvermogen. Fabrikanten hebben al lang geleden ontdekt dat die methode het meest rooskleurige beeld oplevert. Een 40-watt-versterker, die bij een uitgangsvermogen van 1 watt een vervorming vertoont van 0,02%, zal steeds meer gaan vervormen naarmate het uitgangsvermogen oploopt. Maar er is ook nog een andere, meer eerbare reden om bij laag vermogen te meten. We voeren aan een kwalitatief goede versterker een sinusvormig signaal toe en draaien vervolgens de volumeknop steeds verder open. Op een gegeven moment zal dan de versterker zijn maximale uitgangsvermogen leveren. De uitgangsspanning is even hoog als de voedingsspanning (figuur 1).

SWSOdX-'f

Zodra we nu gaan proberen er nog iets meer signaal uit te "persen", treedt er oversturing op: onze fraaie, gave sinusvorm past niet meer binnen de grenzen van de voedingsspanning. Het gevolg is dat de toppen van de sinus worden afgeplat (figuur 2). Het geluid verandert drastisch: de aanvankelijk neutraal klinkende toon krijgt een schrille bijklank, die wordt veroorzaakt door allerlei boventonen, die het oorspronkelijke signaal helemaal niet bevatte.

avsoJx_2.

Overigens is oversturing niet altijd aan de versterker te wijten: een te hard opgenomen band- of kassette-opname veroorzaakt precies hetzelfde verschijnsel. Vaak is ook de luidspreker de schuldige. Luidsprekerkonussen hebben een beperkte bewegingsvrijheid. Als de spreekspoel een te groot signaal krijgt, kan de konus niet zo ver uitwijken als eigenlijk nodig zou zijn. Ook dat levert een weinig fraai geluidsbeeld op. Om die reden is het zeer aan te bevelen, luidsprekers te kiezen die een wat groter vermogen kunnen verwerken dan de versterker kan leveren.

Een oud Chinees spreekwoord zegt: "Test altijd alle komponenten voordat ze in de schakeling worden gezet". Grapje, zult u nu misschien zeggen en daar kunnen we u alleen maar gelijk in geven. Althans, wat dat "oud Chinees" betreft; de raadgeving zélf zou men echter wel moeten opvolgen. Maar zoals het de meeste goede raadgevingen vergaat: ze worden in de wind geslagen. Niet onbegrijpelijk, want wie houdt er serieus rekening mee, dat een "vers" gekocht onderdeel defekt zou kunnen zijn? Ook de onderdelen uit de hobbyla zouden — zo redeneert men — eigenlijk goed moeten zijn, want anders waren ze al lang weggegooid. Fout! Uit eigen ervaring weten we namelijk dat vooral gebruikte onderdelen die er ogenschijnlijk nog heel goed uitzien, heel wat ellende kunnen opleveren. Een "check" vooraf is dus nooit en te nimmer verspilde moeite! En om u het helemaal gemakkelijk te maken, hebben we de hier beschreven komponententester ontworpen. Weliswaar geeft dit apparaatje niet aan of het desbetreffende onderdeel nog aan alle specifikaties voldoet, maar wèl of het defekt is of niet. Een blik op figuur 1 maakt duidelijk dat voor dit uiterst nuttig meetapparaatje maar erg weinig komponenten nodig zijn. Voor de kosten hoeft men het dus niet te laten. In totaal bestaat de komponententester uit 5 weerstanden, een torretje, een diode en een LED. Het enige wat men verder nog nodig heeft, is een voedingsbron; in dit geval een 9 V-batterijtje. Goed, laten we eens gaan kijken waarvoor de diverse onderdelen dienen. Met de weerstanden R1 en R2 worden de stromen voor de testobjekten ingesteld. Het uitleesgedeelte bestaat voor het wezenlijke deel uit T l en de LED.

komponententester Figuur 1. Het elektronisch gedeelte van de komponententester is net zo eenvoudig als het meten ermee. De testobjekten worden zoals in tabel 1 w o r d t opgegeven met de punten 1 . . .4 verbonden.

2 ^ R3 3 ; 3 ^ 1 5 0 n I-

1IM4148 84785X-1

R3 begrenst de basisstroom voor T l tot de maximaal toelaatbare waarde, terwijl R4 er voor zorgt dat de schakeling niet meteen de geest geeft wanneer er iets verkeerd aangesloten wordt. Wat er allemaal tijdens een meting in de schakeling gebeurt, is snel verklaard: Stel we moeten een diode testen. Sluiten we deze met de anode op punt 2 en met de kathode op punt 3 aan, dan staat de diode in doorlaatrichting geschakeld. De transistor krijgt daardoor een basisstroom (via R2) en gaat dus geleiden. Gevolg: de LED licht op. Draaien we de diode om, dan staat deze in sperrichting. De tor krijgt nu geen basisstroom, zodat het LED'je niet kan oplichten. Men kan dus aan de hand van het wel of niet oplichten van de LED precies zien of het testobjekt nog bruikbaar is. In principe werkt de komponententester op twee manieren: enerzijds als "doorgangstester" voor dioden, spoelen, kondensatoren (bij voorkeur eiko's) en natuurlijk leidingen, en anderzijds als halfgeleidertester voor transistoren, thyristoren en triacs. Uiteraard moet men bij deze laatste groep wel op de hoogte zijn van de aansluitgegevens, zodat meetresultaten niet verkeerd geïnterpreteerd kunnen worden. Zoals u in figuur 2 kunt zien past de schakeling op een klein hoekje van een standaardprint van het formaat 1. Het is dan ook best wel raadzaam — aangezien er zoveel ruimte over is — om ook de batterij met behulp van wat dubbelzijdig kleefband een vast plaatsje op de print te geven. Wil men de tester in een kastje bouwen, dan moeten zowel de aansluitingen 1 tot en met 4, als de LED en de schakelaar op het front aangebracht worden. Het geheel kan er dan uit komen te

Tabel 1 onderdeel

^3

aansluitpennen

Onderdelenlijst R1 = 56 Q R2 = 560 Q R3 = 150 Q R4 = 47 Q R5 = 180 ö Dl = LED rood D2 = 1N4148 T l = BC 547B SI = schakelaar 9 V-batterij (power pack)

meetresultaat

1,3

L E D brandt

1,3

L E D brandt tot 3 3 0 k ï ï

/

4 krokodilklemmen met

4h -Dh —

-0-

^•F NPN

L E D licht kort op

2 aan + , 3 aan —

1 ,3

L E D brandt

1.3

L E D brandt

2 aan A 3 aan K 3 aan A 2 aan K

1 2 aan C 3 aan E

aansluitsnoertjes eventueel een 5-polige DINbus met steker (zie tekst) standaardprint formaat 1

L E D licht heel even op

2 (aan + ) , 3 (aan —)

Geschatte bouwkosten: f 17,50

r 40

—*.

L E D brand, n,e.

L E D brandt bij aanraking van B en C. Met natte vingers proberen indien L E D niet meteen oplicht!

300

° 2 Tl

oVo ^•^o-ESD-o

PNP 2 aan E 3 aan C

J ^

1 en 3 aan A 4 aan K

1 en 3 aan A l 4 aan A 2

als N P N

L E D dooft wanneer G aan 2 of A

L E D dooft wanneer G kortstondig aan 2 of A l

-^-^p zien zoals op de foto. Een andere mogelijkheid is om de 4 aansluitingen op een DIN-bus aan te sluiten, zoals die in de audiowereld wordt gebruikt. Men moet dan wel een adapter vervaardigen die aan een kant met een vijfpolige DINsteker is uitgerust en aan de andere kant met vier krokodilklemmen. Men kan natuurlijk ook de testobjekten rechtstreeks in de dien-

overeenkomstige aansluitingen van de DIN-bus steken. U zult zelf wel het beste weten, welke aanpak de handigste is. Zo, in tabel 1 ziet u wanneer het LED'je moet oplichten (of niet oplichten natuurlijk), zodat er eigenlijk niets meer in de weg staat om met de lang geleden voorgenomen grote opruiming in het hobbylaatje te beginnen. ..

L

J

Tabel 1. "Meetvoorschriften" voor de komponententester. De opgegeven meetresultaten gelden voor komponenten die in orde zijn. Figuur 2. Aangezien er op de print genoeg ruimte over is, is het helemaal geen gek idee om ook de batterij met behulp van wat dubbelzijdig plakband een vast plaatsje op de print te geven.

"Elex-redaktie voor Elexiezer"; piiiiiep. "Elex-lezer voor Elexredaktie. Ben QRV. Over". "Elex-redaktie voor Elexlezer. QTC Elex 11/84. Zijn er nog 27 MC-ers of andere zendamateurs die nog zonder automatische rogerpiep werken?"; piiiiiep. Als u ook tot die groep behoort luidt het antwoord ongeveer zo: "Elex-lezer voor redaktie. Ik werk nog zonder automatische rogerpiep. Over". "Elex-redaktie voor lezer. Hier moet dringend iets aan gedaan worden"; piiiiiep. "Elex-lezer aan redaktie. Bericht begrepen. Nu ik deze schakeling heb gezien

automatische rogerpiep begin ik er direkt aan. Roger. Cheerio!". Wie het denkbeeldige radiogesprek tussen de redaktie en deze zendamateur aandachtig gelezen heeft zal beslist gemerkt hebben wat het verschil tussen de twee stations is. Inderdaad, het station van de Elex-redaktie hoeft niet telkens de tegenpartij met "Over" uit te nodigen tot een antwoord; dat gebeurt volautomatisch doordat het station na het einde van het bericht een pieptoon uitzendt. Technisch is dit vrij eenvoudig te verwezenlijken. In totaal zijn hiervoor slechts. ..

. . .vier funktieblokken... nodig. Het zijn de schakeltrappen A en D, samen met de multivibratoren B en C, die in figuur 1 te zien zijn. De rogerpiep wordt in het circuit van de handmikrofoon opgenomen door hem tussen de spreektoets en de eigenlijke mikrofoon te schakelen. Wil men gaan zenden, dan wordt door het indrukken

van de spreektoets de schakeltrap A geaktiveerd. Bovendien wordt door schakeltrap A ook schakeltrap D aangestuurd, die op haar beurt via het aangesloten relais de handmikrofoon inschakelt. Meer gebeurt er voorlopig niet. Pas wanneer na het einde van het bericht de spreektoets wordt losgelaten, treedt de eigenlijke rogerpiep-schakeling in werking. In blok B start de MMV (monostabiele multivibrator). Tijdens de monofloptijd wordt de A M V (astabiele multivibrator) in blok 3 vrijgegeven. Maar terwijl dit gebeurt houdt schakeltrap D het relais nog enige tijd aangetrokken. Dat is nodig omdat het station gedurende de monofloptijd nog op zenden moet blijven, teneinde het AMV-signaal in de lucht te brengen. Piiiiiep.

De schakeling Een van de weinige dingen die we in het schema van figuur 2 direkt zullen herkennen is de spreektoets. Dat is SI, aangeduid met PTT, wat "Push To Talk" betekent. Ook het relais is gemakkelijk

te vinden. Tussen de spreektoets en het relais liggen dus vier funktieblokken. Het blokschema laat zien dat de spreektoets tot schakeltrap A behoort, en het relais tot schakeltrap D. Schakeltrap A is opgebouwd rond transistor T l , en de schakeltrap D bestaat uit de transistoren T2, T3 en T4, met de daarbij behorende onderdelen. Nu nog de multivibratoren. De MMV bestaat uit de NAND-poorten N1/N2 en de A M V is opgebouwd rond N3/N4. Schakeltrap A Rond de mechanische spreektoets SI wordt met behulp van Tl (figuur 3) een elektronische schakelaar opgebouwd die sluit wanneer SI wordt ingedrukt. Als SI niet is ingedrukt staat op de basis van de PNP-transistor Tl een positieve voorspanning, zodat Tl spert. Het uitgangssignaal UI is dan vrijwel nul volt. Door SI te sluiten wordt Tl in verzadiging gestuurd en stijgt het uitgangssignaal tot (bijna) de waarde van de voedings-

spanning. Het uitgangssignaal UI dient als ingangssignaal voor twee volgende trappen: benoemd als 13 aktiveert het de schakeltrap D, en onder de aanduiding II stuurt het de MMV aan (figuur 1, blok B; zie ook de figuren 4 en 6). De monostabiele multivibrator (IVIMV) In de rusttoestand — d.w.z. SI geopend en II logisch O — is het uitgangssignaal U2 op pen 11 van NI logisch 1. Dit nivo blijft onveranderd, zelfs wanneer II van " O " naar " 1 " gaat; wel ontlaadt zich in dat geval abrupt kondensator C2 omdat deze in het inwendige van NI via een diode met de massa verbonden is. Wanneer 81 weer geopend wordt gaat het signaal II van " 1 " terug naar "O". De negatieve impulsflank op pen 8 van N2 start de monoflop omdat hij via C2 op de ingang van NI terecht komt. Bijgevolg wordt de uitgang van NI (pen 11) logisch 0. Nadat de monofloptijd verstreken is — bij de gegeven waarden voor R4 en C2 ongeveer

0,5 sekonde — treedt de rusttoestand weer in. Het uitgangssignaal U2 blijft dan nog " 1 " totdat een volgende negatieve impulsflank op de ingang de monoflop opnieuw start. Het uitgangssignaal U2 dient als ingangssignaal voor twee verdere trappen: aangeduid als 14 (figuur 6) stuurt het de schakeltrap in blok D aan, en onder de benoeming 12 (figuur 5) start het d e . . . . . . astabiele multivibrator (AMV) De NAND-poorten N3 en N4 zijn beide als inverter geschakeld (figuur 5), en vormen samen met C3, R5 en PI de AMV. Wie de voorgaande nummers van Eiex goed gelezen heeft weet waarschijnlijk wel dat de astabiele multivibrator een generator is die een kontinue blokspanning opwekt. Toch heeft de A M V uit figuur 5 een bijzondere eigenschap: hij kan in- en uitgeschakeld worden met ingangssignaal 12, dat afkomstig is van de MMV. Als het ingangssignaal 12 logisch 1 is ligt de poort N3 via de diode Dl ook op " 1 " ; de A M V produceert dan geen signaal. Maar zodra er een " O " op de ingang verschijnt staat Dl in sperrichting; de A M V treedt nu in werking en wekt een blokspanning op met een frekwentie van ongeveer 1 kHz. Deze frekwentie wordt bepaald door C3, R5 en PI; zij kan enigzins geregeld worden met PI. Omdat de A M V door de MMV wordt ingeschakeld, is het uitgangssignaal U3 gedurende ongeveer 0,5 sekonde beschikbaar. Via C4, R8 en C5 (zie figuur 2) wordt het naar de zender geleid. Het signaal wordt echter pas daadwerkelijk uitgezonden als we er tevens voor zorgen dat bij het loslaten van de PTT-toets het relais niet onmiddellijk omschakelt van zenden naar ontvangen.

Figuur 1. We kunnen de rogerpiep-schakeling verdelen in vier funktieblokken: de schakeltrappen A en D, een monostabiele multivibrator (blok B) en een astabiele multivibrator (blok C). Figuur 2. De totale schakeling werkt in feite als een elektronische schakelaar. Zij bestuurt het relais, en wanneer na het zenden van een bericht het station weer op ontvangen gaat, voert zij bovendien automatisch het piepsignaal aan de zender toe.

©-

1 0 . . .15 V R2

^

BC 557B

A

¥^

^ PTT

^

N4

p—|C3

E%1f^

100 n L I

1 0 . . . 15V ^ zie tekst

BC 557B

® IC1

0 ©^

100 |i 16V

-O

1N4148

O

Jf^^O^^

OoH • z i e tekst

Figuur 3. De PIMP-transistor in de eerste schakeltrap komt in geleiding wanneer de schakelaar S1 gesloten is. Figuur 4. De M M V w o r d t door signaal 11 gestart en kiept na een door R4 en C2 bepaalde tijd weer terug. Figuur 5. De astabiele multivibrator w e k t een blokspanning op van ongeveer 1 kHz. Figuur 6. Deze schakeltrap heeft twee funkties: wanneer de PTT-toets w o r d t ingedrukt, zorgt zij ervoor dat het relais w o r d t aangetrokken; verder houdt zij (op kommando van de M M V ) na het loslaten van de toets de bekrachtiging nog enige tijd in stand.

maar met enige vertraging. Dit bereiken we door met de IVIIVIV e e n . . .

. . . relaistrap... aan te sturen. Deze is opgebouwd rond de transistoren T2, T3 en T4 (zie figuur 6). Als ingangssignaal (13) dient het uitgangssignaal UI van de eerste schakeltrap. Wanneer de PTT-toets is ingedrukt ligt het nivo hiervan in de buurt van de voedingsspanning; daardoor trekt het relais Rel aan, zodat het station omschakelt naar zenden. De

relaistrap werkt als volgt: door het hoge spanningsnivo op de basis van T3 wordt deze transistor in verzadiging gestuurd. Op de basis van T4 staat dan een lage spanning, en omdat deze transistor van het PNPtype is komt hij eveneens in geleiding. Hierdoor wordt aan het relais de benodigde voedingsspanning toegevoerd; het relaiskontakt schakelt en de zendontvanger gaat over op zenden. Om te bereiken dat na het loslaten van de PTT-toets ook nog de automatische rogerpiep wordt uitgezon-

84729X-6

den, moet het relais nog even aangetrokken blijven. Het signaal dat van de mqnoflop (figuur 4) naar de schakeltrap gaat zorgt ervoor dat dit ook inderdaad gebeurt. Het uitgangssignaal U2 schakelt niet alleen de A M V in, maar belandt bovendien nog op de ingang 14 van de schakeltrap en via R9 op de basis van T2. Gedurende de monofloptijd is dit signaal logisch "O", en omdat T2 een PNP-transistor is, geleidt hij zolang de monofloptijd duurt. De schakeltrap blijft dus in werking en

ook het relais blijft aangetrokken. Wanneer tenslotte de monoflop terugvalt in de rusttoestand, spert de relaisschakeltrap (uiteraard zolang de PTT-toets niet wordt ingedrukt). De spanning op de relaisspoel valt weg, het relalskontakt schakelt om, en het station gaat van zenden over op ontvangen. De zenerdiode D4 is niet altijd nodig; dit hangt af van de voedingsspanning en van de eigenschappen van het toegepaste relais. Het relais dat in de onderdelenlijst genoemd wordt heeft-een nominale voedingsspanning van 12 V, en bij een omgevingstemperatuur van 20°C is het bruikbaar bij spanning tussen 8,3 en 21,5 V. De meeste zendontvangers werken op een voedingsspanning tussen 10 V en 15 V. Wanneer bij een dergelijk relais de voedingsspanning binnen de aangegeven grenzen blijft mag in plaats van de zenerdiode een draadbrug gemonteerd worden. Past men echter een relais toe waarvan de nominale spanning lager is dan de voedingsspanning, dan moet het verschil tussen deze spanningswaarden door de zenerdiode worden opgevangen. Is bijvoorbeeld de voedingsspanning 12 V en de nominale spanning van het relais slechts 6 V, dan moet de zenerdiode een

waarde krijgen van 5,6 of 6,2 V.

De b o u w Alle komponenten passen op een standaardprint van formaat 1. Slechts het relais en de PTT-toets moeten extern gemonteerd worden. Aangezien een soortgelijke toets op elke handmikrofoon te vinden is kunnen we het beste op dat punt de bedrading onderbreken om de verbinding met de rogerpiep-schakeling tot stand te brengen. Wie al een geschikt relais bezit mag dat overeenkomstig de komponentenopstelling in figuur 7 verbinden met " R e l " ; de aansluitpunten voor de PTTtoets vinden we bij " S I " . Het opbouwen van de print vereist enige zorg. Sommige draadbruggen zijn zo kort dat men ze gemakkelijk over het hoofd ziet. Verder moeten we er op letten dat de dioden en IC1 niet verkeerdom worden gemonteerd. Om de schakeling te testen sluiten we voorlopig een 9 V batterij aan. Zodra de PTTtoets wordt ingedrukt moet het relais aantrekken. Pas wanneer we de toets loslaten mag het relais afvallen, uiteraard met een vertraging van een halve sekonde. Als de schakeling op deze wijze reageert zijn de beide scha-

keltrappen en de monostabiele multivibrator in orde. Of ook de astabiele multivibrator goed werkt kunnen we bij benadering testen met behulp van een multimeter. Deze wordt verbonden met het knooppunt van de pennen 5 en 6 van IC1. Wannéér 81 niet is ingedrukt moet daar bijna de volledige voedingsspanning aanwezig zijn. Na het indrukken van SI daalt het spanningsnivo enigszins omdat het relais dan tamelijk veel stroom vraagt. Wordt vervolgens de toets weer losgelaten, dan moet de naald van het meetinstrument duidelijk teriigvallen in de richting van nul volt; dat betekent dat de A M V de gewenste blokspanning opwekt. Als de schakeling niet werkt zoals hier beschreven is moeten de trappen afzonderlijk met de multimeter getest worden om de fout op te sporen. In de tabel staan de belangrijkste meetpunten met de bijbehorende spanningen. "Elex-redaktie voor Elexlezer. QRT". Piiiiiep.

Tabel 1. Voedingsspa nning: 9 V Meetpunt

SI open

1 2 3

9 0 9

4 5 6

0 V 0 V 4,5 V

V V V

SI ingedrukt 7,5 V 8 V 9 V (verandert pas als SI wordt losgelaten) 7 V 8 V 4,5 V

Als toets SI is ingedrukt kunnen de gemeten waarden afwijken van die in de tabel doordat het relais tamelijk veel stroom vraagt. Bovendien geven niet alle relais dezelfde mate van afwijking.

Figuur 7. Met deze komponentenopstelling past de rogerpiep-schakeling op een standaardprint van formaat 1. Tabel 1. Deze meetpunten met de bijbehorende spanningswaarden komen van pas wanneer bij de bouw van de schakeling fouten zijn gemaakt.

Onderdelenlijst RT = 82 kS R2,R11 = 10 kS R3,R5,R8,R9,R10 = 47 kQ R4 = 1 MQ R6,R7 = 100 kS PI = 50 kQ instelpot C1,C4 = 100 nF C2 = 560 nF C3,C5 = 6,8 nF C6 = ^oo

^LF/^6V

D1...D3 = 1N4148 D4 = zenerdiode; vervalt bij het genoemde relais en een voedingsspanning van 12 V (zie tekst) T1,T2 = BC557B T3 = BC 547B T4 = BC 160 IC1 = 4011 Diversen: SI = PTT-toets ("Push To Talk"; zie tekst) Elex-standaardprint formaat 1 relais (Siemens V23027-A0002-A101; zie tekst) 8 soldeerpennen (diam. 1,2 mm) soepel montagedraad montagemateriaal Geschatte bouwkosten: f 22,50

mini-smoorspoel tegen hoogfrekwent-i nstra I i ngen Het is vervelend wanneer de net gebouwde, gevoelige mikrofoonvoorversterker naast Inet mikrofoonsignaal ook radio IVIoskou of het gejengel van een naburige CB-zender ontvangt. Gevoelige apparaten hebben namelijk de neiging hoogfrekwent-instralingen te verwerken. Hierbij werken vooral langere draden, bijvoorbeeld een mikrofoonsnoer, als antenne, en een of andere halfgeleider in de schakeling demoduleert het radiosignaal dat "ontvangen" wordt. Het probleem kan opgelost worden door direkt achter

de DIN-bus een ringkernsmoorspoel* te solderen (foto). De smoorspoel heeft een zekere zelfinduktie. Hoewel de spoel niet groot genoeg is om het laagfrekwente audiosignaal te kunnen beïnvloeden, houdt ze door de grote wisselstroomweerstand (impedantie) de hoogfrekwente radiogolven tegen. Vooral voor korte golven ( 2 . . .30 MHz) en voor ultrakorte golven (boven 30 MHz) werkt dat zeer effektief. Bij zeer sterke instralingen moet het hele apparaat in een metalen kast "ingepakt" worden. Dan moeten dus alle in- en

In "Hoe zit dat?" maakten we kennis met vervorming, die in een versterker kan ontstaan doordat het signaal wordt voorzien van ongewenste boventonen. Trek daaruit niet de konklusie dat boventonen te allen tijde krachtdadig bestreden moeten worden: ze kunnen ook een heel nuttige funktie vervullen. De klankkleur van muziekinstrumenten wordt grotendeels bepaald door de boventonen, die ze aan de gespeelde toon toevoegen. Zonder dat zou er nauwelijks verschil te horen zijn tussen een fluit en een trompet, of tussen een piano en een gitaar. Een zuivere sinustoon klinkt namelijk saai en droog. Daarom wekken elektronische muziekinstrumenten een signaal op, waarin zoveel mogelijk boventonen vertegenwoodigd zijn. Met behulp van ingewikkelde filters worden die dan weer gedeeltelijk verwijderd om een zo groot mogelijke variatie in klankkleur te krijgen. Een kleine demonstratie is hier misschien op zijn plaats. We hebben een trafo

boventonen, hoorbaar en zichtbaar nodig die 5 tot 8 volt levert (een beltrafo is daar prima geschikt voor). Verder nog: 1 potmeter, lineair, 220 of 500 Q, 2 siliciumdioden 1N4148, 1 koptelefoon, 1 weerstand van 100 Q en tenslotte een weerstand van 390 Q, die weggelaten kan worden als de koptelefoon een impedantie heeft van meer dan 600 Q. Een waarschuwing is hier op zijn plaats: de primaire aansluiting van de trafo gaat straks een spanning voeren van 220 volt. Zorg er voor dat die aansluiting zodanig geïsoleerd is dat per onge-

uitgaande draden van smoorspoelen voorzien worden. Het kastje moet met de massa-aansluitingen van de schakeling verbonden worden.

*Smoorspoel: ringkern T37-75 (Micrometals), met 22 windingen 0 , 2 . . .0,3 mm <> | CuL (koperlakdraad) gelijkmatig gewikkeld. Gewone spoeltjes tussen 100 JJH en 1 mH kunnen ook als smoorspoel gebruikt worden. Zij kunnen echter aan gevoelige ingangen brom oppikken.

luk aanraken onmogelijk is! Wij van Elex willen dat ons lezersbestand op peil blijft. De schakeling is vrij simpel. De trafo dient als bron van een sinusvormige wisselspanning. Het volume kan worden geregeld met potmeter PI, die een groter of kleiner deel van de secundaire trafospanning toevoert aan de koptelefoon. Als we het signaal afluisteren voordat we de dioden hebben ingezet, horen we hoe een zuiver sinusvormig signaal klinkt. Na het monteren van de dioden verandert de klankkleur vrij drastisch. Dat komt doordat de dioden bij

een spanning van ongeveer 0,7 volt gaan geleiden. Als de wisselspanning groter is dan die waarde, worden de toppen "afgesneden". Draaien we de potmeter verder open, dan worden de flanken van het signaal steiler, omdat er een groter gedeelte van de sinus afgesneden wordt. De drie bovenste foto's van figuur 3 laten zien, hoe deze signalen er op een oscilloscoop uitzien: eerst een sinusvormig signaal (figuur 3a), dan een sinus met afgesneden toppen (figuur 3b), en vervolgens een fors afgesneden sinus (figuur 3c). De veranderingen in klankkleur worden veroorzaakt door een groter of kleiner gehalte aan boventonen. Ook dat kan zichtbaar worden gemaakt. Daarvoor hebben we een apparaat nodig, dat bekend staat onder de naam "spectrum-analyzer". Dit apparaat filtert uit het meetsignaal één bepaalde frekwentie en meet de spanning daarvan. Terwijl een lichtpunt van links naar rechts over het scherm

©

koptstefoon

220 V

D1,D2=1N4148 84802X'1

Figuur 1. Oe experimenteerschakeling zelf w e r k t met een ongevaarlijk lage spanning. De 220-volt-aansluitingen van de trafo echter zijn levensgevaarlijk! Zorg ervoor, dat ze niet kunnen worden aangeraakt en kontroleer dat nog eens, voordat u de schakeling in w e r k i n g stelt! Figuur 2. Een spectrumanalyzer. Dit dure meetapparaat laat zien, hoe sterk verschillende frekwenties in een bepaald ingangssignaal zijn vertegenwoordigd. Figuur 3a. Een zuivere sinus is een signaal met slechts één frekwentie. De hier getoonde sinus is overigens niet van het lichtnet afkomstig, maar van een sinusgenerator.

beweegt, stijgt de meetfrekwentie. Hoe hoger de spanning wordt bij een bepaalde frel<wentie, des te verder gaat de lichtpunt omhoog. Zo krijgen we een zichtbaar beeld van een heel frekwentiespektrum. Links op het scherm zien we de lage frekwenties, rechts de hoge. Als we aan de spectrumanalyzer een sinusvormig signaal toevoeren, zien we natuurlijk maar één enkele piek (figuur 3a). De beelden van de afgesneden sinussen zien er heel anders uit (figuur 3b en 3c). De hoogste piek aan de linkerkant is de grondtoon van 50 Hz, die we uit het licht-

net hebben betrokken. Rechts daarvan zijn de boventonen zichtbaar. Vooral in figuur 3c is goed te zien dat het drievoud, het vijfvoud en het zevenvoud van de grondtoon sterk zijn vertegenwoordigd. Het is inderdaad een kenmerk van blokgolven, dat er veel oneven harmonischen inzitten. Maar ook de even harmonischen (100 Hz, 200 Hz, 400 Hz) zijn duidelijk aanwezig. De talloze kleine extra piekjes ertussenin worden onder andere veroorzaakt door de sprongetjes, die het signaal op de nul-as maakt. Als we nu de drie oscilloscoopbeelden vergelijken

met de frekwentiespektra eronder, dan zien we duidelijk dat er meer boventonen aanwezig zijn, naarmate het signaal "hoekiger" is.

Samenvatting Alleen zuiver sinusvormige wisselspanningen hebben één enkele frekwentie. Andere wisselspanningen zijn samengesteld uit sinussen van verschillende frekwenties. Deze frekwenties zijn een veelvoud van de grondtoon. Als we een sinusvormige wisselspanning veranderen, bijvoorbeeld door afsnijden van de toppen, ontstaan er ook andere frekwenties.

Figuur 3b. Een sinussignaal, waarvan met behulp van dioden de toppen zijn afgesneden. Het frekwentiespektrum laat de verschillende boventonen zien. Vooral de oneven harmonischen zijn opvallend: 150 Hz, 250 Hz, 350 Hz, enzovoort. Figuur 3c. De potmeter uit figuur 1 is helemaal opengedraaid. Het signaal lijkt erg op een blokgolf. Er zijn meer boventonen bijgekomen: de pieken in het frekwentiespekt r u m zijn duidelijk hoger.

perkui Een perkussie-set in de huiskamer? Een aardig idee, maar je moet er wel het geld, de ruimte en liefst geen buren voor hebben. Daarom heeft Elex een voordelig alternatief ontwikkeld: een elektronische perkussie die op een versterker kan worden aangesloten en dankzij de volumeknop ook zonder burengerucht te bespelen is. Natuurlijk zijn de klankmogelijkheden niet zo uitgebreid ais bij een echte perkussie: kastagnetten, rumba-ballen, triangel, gong en dergelijke zijn niet aanwezig, maar alles wat op een trommel lijkt kan met de Elex-perkussie worden nagebootst.

Blokschema Het blokschema (figuur 1) geeft een overzicht van het "instrumentarium". Het bestaat uit een mengtrap en 1. . .6 "drums". Bovendien is nog de versterker getekend waarop de uitgang van de mengtrap moet worden aangesloten, en de netvoeding. Wie niet alle 6 drums nodig heeft, mag er een aantal weglaten. Daarom hebben we niet alleen de mengtrap, maar ook elk van de drums opgebouwd met behulp van afzonderlijke standaardprints (formaat 1). Van de drumprints bouwt men dan het aantal dat men denkt nodig te hebben..

signaal 2

signaal 3

signaal 4

signaal 5

signaal 6

De schakeling Het schema van de mengtrap vinden we in figuur 2. De versterkingsfaktor van de opamp IC1 is 1; deze wordt bepaald door de verhouding tussen R10 en R 9 a . . . R9f.

I

©

Er is dus eigenlijk geen sprake van een versterker, maar van een mengtrap met zes gelijkwaardige ingangen. Om de opamp uit een enkelvoudige spanning te kunnen voeden, wordt de " + " ingang met behulp van Ril en R12 op de halve voedingsspanning ingesteld. C9 buffert dit "kunstmatige massapotentiaal", CIO buffert de netvoeding, en C11 zorgt dat het uitgangssignaal zonder gelijkspanningsresten aan de versterker wordt toegevoerd. Veel meer valt er over dit d^eel van de schakeling niet te vertellen. De "drum"-schakeling is iets ingewikkelder. In het hart van het schema vinden we een zogenaamd "dubbelT-filter". De eerste T-sektie

bestaat uit PI, Cl en P2, die samen een laagdoorlaatfilter vormen. De tweede T-sektie (C2, P3 en C3) is een hoogdoorlaatfilter. Omdat de twee T-sekties parallel zijn geschakeld en zich in terugkoppellus van de opamp bevinden, werkt de kombinatie van beide als banddoorlaatfilter (een banddoorlaatfilter kan overigens ook worden opgebouwd door een hoog- en een laagdoorlaatfilter in serie te schakelen, maar waarom we dat principe in dit geval niet hebben toegepast, is helaas niet in het kort uit te leggen). Het banddoorlaatfilter onderdrukt alle frekwenties, behalve die welke binnen de (smalle) doorlaatband vallen. Daardoor gaat de transistorschakeling oscilleren: bij de

juiste instelling van P I . . . P3 brengt zij een sinustoon van een bepaalde frekwentie voort. Vervolgens wordt de schakeling afgeregeld door aan een van de drie instelpotentiometers iets te draaien: het oscilleren houdt nu op. Maar dankzij de deelschakeling die bestaat uit de onderdelen S2, R7, C6, R6, C5, R5, D l , en R4, zwijgt de oscillator niet voorgoed. Na het indrukken van S2 wekt de genoemde keten een puls met steile flanken op, waarmee onze gesmoorde sinusoscillator wordt "aangestoten". Het gevolg is dat deze een "gedempte trilling" opwekt. Hoe de golfvorm van een dergelijk signaal er uit ziet, is in het schema bij de uitgang getekend: de frekwentie blijft

konstant, maar de amplitude neemt snel af, tot het signaal-geheel is uitgestorven. Bij weergave via een versterker klinkt dat als een slag op een trommel. Door de instelling van PI en P3 te veranderen, worden verschillende frekwenties ten gehore gebracht; zodoende is het mogelijk grote en kleine trommels (dus zowel bongo's als conga's) na te bootsen. Omdat van de keten S 2 . . . R4 geen onderdeel gemist kan worden, leggen we nog even in detail uit hoe het werkt. R7 en C6 vormen een laagdoorlaatfilter dat de schakelklik van S2 onderdrukt. Het hoogdoorlaatfilter R6, C5, R5 differentieert vervolgens de schakelimpuls van S2, zodat

9V

C11

411—^1 -^-

Figuur 1. Het blokschema van de gehele perkussie. Het gedeelte binnen de stippellijnen geeft aan wat er nodig is voor de minst uitgebreide versie. Wie kiest voor uitbreiding kan maximaal 6 drumschakelingen aansluiten. Figuur 2. De mengtrap beschikt over 6 gelijkwaardige ingangen.

100 M 16 V

-®

A

O

M

p

n

® 1 is T

een impuls met steile flanken ontstaat. Omdat niet alleen bij liet sluiten van de schakelaar, maar ook bij het openen een puls wordt gevormd, moet een van beide pulsen onderdrukt worden; dit voorkomt dat de trommel per aanslag een dubbele klap voortbrengt. Bij het sluiten van de schakelaar is de puls positief en bij het openen negatief, zodat we met een simpele diode (Dl) al het gewenste resultaat verkrijgen: slechts de positieve puls bereikt het banddoorlaatfilter. Het laatste onderdeel van de keten is R4; deze voorkomt dat het banddoorlaatfilter niet door de "aanstoot"schakeling wordt overbelast, wat tot gevolg zou hebben dat de klank te snel uitsterft.

Bouw en afregeling Alle drumprinten zijn aan elkaar gelijk; de onderdelenopstelling is te vinden in

figuur 4. De opbouw van de mengprint is afgebeeld in figuur 5. Alle printen zijn standaardprinten van het formaat 1. Omdat na een korrekte bouw de schakeling probleemloos zal werken, volgt hier alleen nog een suggestie voor het inbouwen van de "drums" (zie figuur 6). Men monteert de drumprint in een behuizing met de vorm van een trommel en bevestigt de knop van de druktoets onder een ronde plaat. De mengtrap en de netvoeding worden ondergebracht in een afzonderlijk kastje. Elke drumprint wordt via drie-aderige afgeschermde kabel (-1-, massa en signaal) met de mengprint verbonden. Voordat men met het afregelen begint, moet natuurlijk eerst de uitgang van de mengtrap door middel van afgeschermde kabel met de ingang van de versterker worden verbonden. De netvoeding behoeft niet veel toelichting. De voedingsspanning van de schakeling

mag tussen 8 V en 10 V liggen, zodat de Elex-standaardvoeding (8 V) zeer geschikt is. Het stroomverbruik van de mengtrap bedraagt maximaal 1 mA en van elke drumprint maximaal 4 mA. Als de netvoeding 100 mA kan leveren, is dat dus in alle gevallen voldoende, en desnoods kan men volstaan met een 9 Vbatterij. Nu de afregeling. Eerst worden PI en P2 ongeveer in dezelfde stand gezet. Vervolgens sluiten we de schakeling aan op een versterker en draaien aan P3 totdat het oscilleren begint: we horen nu de sinustoon. Deze toon komt vrijwel overeen met de frekwentie van de trommelslag die we willen opwekken; hij sterft echter niet uit, maar blijft konstant. Is de toon te laag, dan moeten PI en P2 op een lagere waarde worden ingesteld; is hij te hoog, dan stellen we de potmeters in op een hogere waarde. Let er op dat PI en P2 altijd

Figuur 3. Het schema van de elektronische trommel ("drum"). Het kenmerk van deze schakeling Is dat zij bij de juiste Instelling van P I . . .P3 een gedempte trilling opwekt. Figuur 4. Zo worden de onderdelen van de drum-schakeling op een standaardprint van formaat 1 gemonteerd.

Onderdeienlijst "drum"-schakeling R1 = 470 kQ R2 = 220 kS R3 = 1 kS R4,R7 = 4,7 kQ R5,R6 = 47 kQ R8 = 220 ö P1...P3 = 100 Q insteipotentiometer C1,C2,C3,C5,C6 = 100 nF C4 = 470 nF C7

=

10HF/16 V

C8 = 100^iF/16V Tl = BC 549C of BC 550C Dl = 1N4148 Diversen: Elex-standaardprint formaat 1 S2 = druktoets (maakkontakt) Geschatte bouwkosten: f 15,--

5

n

r Oo Do Oo Oo Oo (5>-o

o—{BÜD—o

Figuur 5. De mengtrap wordt gemonteerd op een afzonderlijke standaardprint van formaat 1. Zo ziet de onderdelenopstelling er uit. Figuur 6. De drumprint en de druktoets kunnen in een realistisch ogende trommelbehuizing worden ingebouwd. Vorm en afwerking zijn een kwestie van fantasie en handigheid.

R3b

O—(BSE

ï

r CC

o!r o-HD?_§-tS3^3-2

Onderdelenlijst mengtrap R9a.. .R9f, R10.. .R12 = 100 kS C9 =

100^JF/16 V

cio,cii = ^o ^lF/^e v IC1 = 741 Diversen: Elex-standaardprint formaat 1 SI = aan/uit-schakelaar Geschatte bouwkosten: f 12,-

bij benadering in dezelfde stand moeten staan! Waarschijnlijk zal bij het zoeken naar een nieuwe frekwentieinstelling de schakeling ophouden met oscilleren. Het geluid komt echter weer terug als we ook P3 even bijregelen. Is de juiste toonhoogte gevonden, dan moet instelpotentiometer P3 een klein beetje worden gedraaid

totdat het oscilleren ophoudt. Nu drukken we S2 in en als bij de bouw verder geen fouten zijn gemaakt, moet nu het geluid van een trommelslag te horen zijn. Alle drumprints moeten een voor een op deze manier worden afgeregeld. Als na de eerste poging nog niet de gewenste toonhoogte wordt voortgebracht, moet

Kompakte universeelmeter van Pantec De nieuwe kompakte universeelmeter Challenger van Pantec biedt zeer veel mogelijkheden aan een service-monteur die een analoge meter boven een digitale prefereert. De mogelijkheden zijn: 1. Kapaciteitsmeting volgens een ballistische meetmethode. 2. Doorgangsmeting voor het testen van LED, FET, triac, transistoren en dioden. 3. Naast de normale spanning- en stroommeting, resp. vanaf 250 mV en 25 A. is een 10 A- en 1,5 kV-meetbus aangebracht. Het beveiligingssysteem van de Challenger is zo gemaakt dat

84781X-6

de procedure herhaald worden, desnoods meerdere malen. Een beetje geduld is dus noodzakelijk, vooral omdat het soms niet meevalt uit de konstante sinustoon af te leiden hoe de trommelslag uiteindelijk zal klinken; maar gelukkig krijgt men door goed luisteren snel de slag te pakken. Na deze afregeling mag de

"trommelbehuizing" worden voltooid, zodat er eindelijk op los getrommeld kan worden. Veel plezier, maar denk ook even aan de buren; de Elex-perkussie mag wel geluid maar geen ergernis veroorzaken, gebruik desnoods een hoofdtelefoon.

bij overbelasting een supersnelle zekering het ingangscircuit onderbreekt. Om het gebruik van de universeelmeter in bijzondere meetomstandigheden te vergemakkelijken, bijv. in de werkplaats of binnen een schakelkast, is aan de onderzijde van de multimeter een magneet geplaatst, zodat u het instrument aan een wand kunt kleven en de handen vrij heeft. Car/o Garazzi Praxis B.V., Pantec Division. Willem Barentszstraat 1, 2315 TZ Leiden (X 156IV1)

Zodra het begint te schemeren worden niet alleen uilen, katten, vampieren en ander (on)gedierte aktief, maar ook het teller-IC in onze schakeling ontwaakt uit zijn sluimering en begint sekonden te tellen. Waar dat goed voor is? Nou, bijvoorbeeld om de etalageverlichting, het leeslampje in de kinderkamer of wat dan ook voor een bepaalde tijd in te schakelen. Het schakelmoment is afhankelijk van een bepaalde, instelbare lichthoeveelheid. Maar laten we bij het begin beginnen. Het teller-IC moet op de een of andere manier te weten komen hoe licht of donker het buiten nog is. Welnu, dat gebeurt via een elektronisch oog, in ons geval een LDR. Zoals u ondertussen zult weten (trouwe Elex-lezers móéten dat weten), varieert de weerstand van een LDR naar gelang het lichter of donkerder wordt: De weerstand stijgt wanneer het donker wordt en daalt

zodra er licht op valt. Goed, we gaan even naar de schakeling in figuur 2. Wanneer het omgevingslicht onder een met PI ingestelde waarde komt, is de weerstandswaarde van de LDR zo groot dat op de ingang van de schmitttrigger (IC1) een hogere spanning staat dan op ingang 2. Deze laatste spanning is door de spanningsdeler R1/R2 ongeveer op de halve voedingsspanning vastgelegd. In deze toestand klapt de uitgang van de schmitt-trigger om van logisch O naar " 1 " .

De onderdelen Een schmitt-trigger is een drempelwaardeschakelaar die bij het overschrijden van zowel een bovenste als een onderste drempelwaarde (een bepaalde spanning), direkt omklapt. Er is dus sprake van twee verschillende spanningsnivo's. Zoals uit figuur 1 blijkt, ligt de schakeldrempel bij de opgaande

flank van de sinuskrommme (die hier als testspanning is gekozen) hoger dan bij de neergaande. Dit verschil tussen de twee schakeldrempels noemen we "hysteresis" (Grieks voor vertraging). Zo'n hysteresis is erg praktisch, want zonder die zou de schakeling bij het bereiken van het schakelmoment een tijdlang niet weten wat te doen. Dat zou tot gevolg hebben dat bijvoorbeeld een aangesloten lamp bleef knipperen totdat het helemaal donker is. Leuk voor in een disco, maar daar is de schemerschakelaar niet voor bedoeld. De schmitttrigger zorgt er dus voor dat dat niet gebeurt. Zodra de duisternis invalt gebeuren er een heleboel dingen tegelijk: De schmitttrigger levert een logische 1, waardoor het teller-IC (IC2) wordt gereset. Alle uitgangen zijn nu "O", Tl en T2 gaan geleiden, het relais trekt aan en de aangesloten verbruiker komt in aktie. Het resetsignaal is gelijktijdig het

startkommando voor een interne oscillator (in IC2), die dan ook begint te oscilleren en aldus de klokpuls voor de eerste teltrap levert. Bij een IC van het type 4060 deelt elke teltrap het signaal van de voorgaande trap door twee (figuur 3). De frekwentie van de oscillator kan met potmeter P2 worden ingesteld. In figuur 3 is de frekwentie zo ingesteld dat de eindtijd van de totale keten 4 uur bedraagt. Wil men andere eindtijden, dan kan dat natuurlijk ook. In totaal kunnen we in onze schakeling uit drie verschillende tijden kiezen: 1 uur, 2 en 4 uren (op de uitgangen 1, 2 en 3 van het IC). Zodra de teller klaar is met tellen, verschijnt er op punt M een logische 1. Dit heeft twee dingen tot gevolg: Als eerste gaat D3 geleiden, waardoor de oscillator tot zwijgen wordt gebracht. Als tweede spert de tot dan in geleiding zijnde transistor Tl (PNPI). Hierdoor spert ook T2, het

schemerschakelaar

relais valt af en de aangesloten verbruiker wordt uitgeschakeld.

Opbouw Over de opbouw valt er deze keer wat meer te vertellen. In figuur 5 kan men zien dat de koliektor van T2 (in een metalen behuizing) ietwat verbogen moet worden voordat deze tor op de print kan worden gezet. Verder is het raadzaam om voor IC1 een DIL-type te nemen (DIL = Dual In Line = twee rijen aansluitpennen met een zwart blokje ertussen). Dit type IC is namelijk ook in een soort transistorbehuizing verkrijgbaar, die echter niet zomaar op de print kan worden gezet. Wil men, om welke reden dan

Figuur 1. Hier is het schakelgedrag van een schmitt-trigger met hysteresis getel<end. Figuur 2. Het schema. C2 en C3 vormen samen een bipolaire elektrolytische kondensator (niet-poolgevoelige elko). Dit wordt gedaan omdat een bipolaire kondensator met een dergelijke waarde niet gemakkelijk te krijgen is. Figuur 3. Zo ongeveer ziet het er in het inwendige van het IC uit. Met de oscillatorfrekwentie wordt de waarde van de eerste deeltrap bepaald (hier 1 uur). Figuur 4. Alle aansluitingen van een 4060 in een oogopslag. Van de uitgangen gebruiken we alleen maar de eerste drie (pennen 1 . . .3).

ook, toch van dit "transistor-IC" gebruik maken, dan moeten alle aansluitingen worden verbogen voordat het geheel in het voetje kan worden gezet. Zoals ook bij een echte transistor het geval is, is aan de onderzijde van de behuizing van dit IC een metalen lipje aangebracht. Hiermee wordt niet de emitter aangegeven, maar pen 8. Aansluiting 8 en de drie daaropvolgende pennetjes (met de klok mee: 7, 6 en 5) horen in de rechterzijde van het IC-voetje (dus de kant van de potmeter PI en de LDR). De overige aansluitingen moeten in de

D3

andere zijde van het voetje worden geprikt. Rechts naast T l zitten drie kleine draadbruggen, die gemakkelijk over het hoofd kunnen worden gezien. Soldeer daarom eerst alle draadbruggen in (je kunt immers maar nooit w e t e n . . . ) , De omschakelkontakten 1, 2, 3 naar punt M zijn gewone soldeerpennen die met behulp van twee konnektortjes en een stukje draad met elkaar verbonden kunnen worden: één konnektor op punt M en één naar de pennen 1, 2 of 3. De LDR moet zo in de behuizing worden aangebracht, dat er voldoende

R8

1N4148

A

;p2uur.P I

^

4 uur

klok. uitgangen

klok. ingang

© 16 . 15 - 14L 13 • 12 :2

:2

:2

osc

Q10

) ''

''

Q8

Q12

09

11 - 10 - 9

L-

J V

c

R

Q5

07

Q4

4060

Q13

QU

Q6

'' 1 Q12

•

2 Q13

•

3

4

Q14

Q6

- 5 - 6 Q5

Q7

•

7 Q4

- 8

Figuur 5. Behoorlijk vol, nietwaar? En dit keer ook nog eens een hoop polariteitsgevoelige onderdelen. Opletten dus!

Onderdelenlijst R1,R2 = 4,7 kn R3,R6,R8,R9 = 10 kS R4 = 22 kS R5 = 1 MS R7 = 100 kQ R10 = LDR PI = 10 kS potmeter P2 = 100 kfi potmeter Cl

= 10MF/16 V

C2,C3 = 22 f^F/16 V C5 = 10 nF D1...D3 = 1N4148 Tl = BC557B T2 = BC 140 of BC 141 IC1 = CA 3130 (liefst DIU IC2 = 4060 diversen: Rel = printrelais (bijvoorbeeld V23027-A0001-A101, Siemens) soldeerstiften soepel draad 4,5 V-batterij 1 standaardprint formaat 1 Geschatte bouwkosten: f ZS,-

De Engelse fabrikant Martel Instruments Ltd. levert diverse soorten LCD- en LED-paneelmeters. Nieuw in het programma is het type MCM 2000, een bijzonder geavanceerde 2V2 digit paneelmeter. Deze meter is opgebouwd met zogenaamde "surface mounted" chip-komponenten (de komponenten hebben hierbij korte platte aansluitpootjes en worden dan ook boven op de printbanen gesoldeerd). De fabrikage is helemaal computergestuurd. Het resultaat is een uiterst kompakte module van 72 x 36 x 13 mm. Het 15 mm hoge display is voorzien van diverse symbolen, die naar wens geselekteerd kunnen worden. De meters zijn leverbaar voor voedingsspanningen van 3 tot 15 V en de opgenomen stroom is slechts 50 yik. De MCM 2000-module is standaard voorzien van een automatische nul-instelling, een automatische polariteitsaanduiding, een zeer stabiele referentiespanningsbron en een meerslageninstelpotmeter voor het afregelen van het meetbereik. Het standaard-meetbereik van 199,9 mV kan eenvoudig worden gewijzigd door middel van serie- en shuntweerstanden. De ingangen hebben een zeer hoge

licht op kan vallen. Op de plaatsen waar de aansluitingen van de LDR moeten worden vastgesoldeerd, kan men ook hier weer het beste van soldeerpennen gebruik maken.

Denk er bij de keuze van de behuizing aan dat deze, afgezien van de print, plaats moet kunnen bieden aan het relais en de 4,5 Vbatterij.

ingangsimpedantie. De meter kan worden geleverd met een opbouw- of een inbouwraam voor het display en hij kan ook tegen een geringe meerprijs worden voorzien van een display-verlichting. Van Vliet-Pijnakker B.V., Postbus 65, 2640 AB Pijnakker

(X125M)

unsfhooII Het is eigenlijk ongelooflijk dat ons gehoor zo goed in staat is om de richting waaruit een geluid komt vast te stellen. We kunnen dus een bepaalde geluidsbron zeer goed lokaliseren. Toch gek als je erover nadenkt: de oren en de hersenen, als antenne respektievelijk ontvanger van het geluid, bevinden zich op of binnen het hoofd, en daar wordt vastgesteld dat geluid X afkomstig is van plaats y, buiten het hoofd. Merkwaardig, nietwaar? In de vakliteratuur lezen we bij de beschrijving van het begrip "stereofonie" dat we de richting waaruit een geluid komt, alleen maar kunnen vaststellen op grond van verschillen in afgelegde weg van de geluidsgolf naar het ene en naar het andere oor. En die verschillen treden op voor geluidsbronnen die niet net zo ver van het linker als van het rechter oor verwijderd zijn. Indien een mug zich precies vóór ons bevindt, zal zijn geproduceerde geluid het linker oor en het rechter oor op precies hetzelfde tijdstip bereiken. Er is dus geen verschil in looptijd. En toch: als de mug zich recht vóór u en recht boven u verplaatst naar een punt achter u, bijvoorbeeld precies tussen het linker en het rechter schouderblad, dan zijn er nog steeds geen verschillen in looptijd, en toch hoort u dat de mug zich verplaatst. Ons gehoor werkt kennelijk nog veel ingewikkelder en het looptijdverhaal vormt geen volledige verklaring voor de richtingswaarneming.

Sinds de introduktie van stereofonische geluidsweergave is men zich intensief met het richtinghoren gaan bezig houden teneinde de verworven inzichten, in techniek vertaald, ten goede te laten komen van het luistergenot. Dit heeft ondermeer geresulteerd in de inmiddels gemeengoed geworden opstelling van twee luidsprekerboxen met een onderlinge afstand van een meter of twee, drie. Ideaal is de hiermee bereikte "tweedimensionale" stereoweergave nog niet. Echt helemaal goed krijg je het pas als je in een bolvormige ruimte de binnenwand geheel van een soort "luidsprekerbehang" voorziet, waarbij iedere luidspreker een bepaald signaal moet weergeven. Een soort "100-kanaals-stereofonie" dus. Een hoofdtelefoon biedt een alternatief voor de twee luidsprekers. Afgezien van het aspekt van het zogenaamde "ego-luisteren" is er nog een verschil met luidsprekers: links en rechts zijn volledig gescheiden. Bij luidspreker-stereo bereikt het geluid van een bepaalde luidspreker beide oren (zij het met verschillen in intensiteit en in looptijd), in het geval van hooftelefoonstereo gaat alles uit de linker oorschelp naar het linker oor en alles uit de rechter oorschelp naar het rechter oor. En een volledige scheiding tussen links en rechts is een belangrijke voorwaarde voor een optimale ruimtelijke geluidsweergave. Maar niet de enige voorwaarde! Want iedereen die wel eens een stereo-egotrip op de hoofdtelefoon heeft ondergaan, weet dat het

geluid ergens van binnen het hoofd vandaan schijnt te komen. De hersenen zijn tot veel in staat, allemaal waar, maar of ze ook alleriei muziekinstrumenten voor hun rekening kunnen nemen...? Hoe komt dat nou? Het ligt niet aan de hoofdtelefoon, want die is prima. Het ligt niet aan uw hersenen of oren (toegegeven: uit de titel van dit artikel zou je dat kunnen opmaken!). Nee, het ligt aan de toegepaste stereo-opnametechniek. Waarmee er genoeg ingeleid is en waarmee we bij het eigenlijke onderwerp van dit artikel zijn aangeland.

Lang leve het kunsthoofd Wat willen we eigenlijk met stereo bereiken? We willen het gevoel hebben dat we ergens in de koncertzaal zitten. Het liefst niet al te ver van het podium verwijderd, om de invloed van de zaalakoestiek te ontlopen. Het ligt dus voor de hand om op uw lievelingsplekje twee mikrofoons op oorafstand van elkaar te plaatsen, en om deze mikrofoonsignalen te gebruiken voor de opname op de grammofoonplaat, compact disc of cassette. Was het maar zo simpel. Een opname is het eindresultaat van zeer gekompliceerde studiotechnieken, met onder andere meersporen-band-recorders en allerlei dubbingen- en playback-toestanden, dit alles in een studio die hoogstwaarschijnlijk véél kleiner is dan de foyer van de koncertzaal. Door een bepaalde "mengverhouding" tussen links en rechts te kiezen kan ieder muziekinstru-

ment zijn eigen plaatsje op het stereo-podium worden toegewezen. Dat podium bevindt zich tussen de linker en de rechter luidspreker. Trouwens: die opname met die twee mikrofoons waar we het net over hadden klinkt op de hoofdtelefoon niet veel beter dan anders: het geluid komt ook nu vanuit de grijze massa. Er ontbreekt namelijk nog iets bij de twee mikrofoons: het hoofd. Okee, maken we. Een kunsthoofd, dat kwa inhoud niet, maar kwa akoestische eigenschappen wel overeenkomt met het hoofd van degene die het eerder genoemde lievelingsplekje in de koncertzaal koos. Een hoofd dus met alles erop en eraan: oorschelpen, gehoorgang en verder een "gemiddelde hoofdkonstruktie". Op de plaats van het hoormechanisme komen echter twee mikrofoontjes en uit de hals komen twee "gehoorzenuwen" in de vorm van mikrofoonkabeltjes. Ziedaar de ingrediënten voor een kunsthoofd-opname die, via een hoofdtelefoon weergegeven, zorgen voor een echt ruimtelijke weergave, dus voor een lokalisatie van het geluid buiten het hoofd, in plaats van dat opgesloten hersengeluid. In het verleden zijn er nogal wat experimenten rond kunsthoofdstereofonie uitgevoerd. Na een aanvankelijk optimisme is de zaak in het slop geraakt. Toch is het heel interessant om hier zelf eens wat mee te experimenteren. Het experimentele karakter houdt ondermeer in dat nu

eens niet de elektronica de boventoon voert, maar de pral
Hoofdkunst: het kunsthoofd Hoofdprobleem is natuurlijk: hoe komen we aan een In hout of kunststof uitgevoerd iets, dat kan doorgaan voor een min of meer getrouwe ("hifi"-)kopie van een redelijk normaal menselijk hoofd? Dit probleem kon wel eens snel zijn opgelost. Ga naar de kapper en vraag hem of hij nog zo'n model over of te koop heeft dat wordt gebruikt om pruiken tentoon te stellen of te bewaren. Of neem zo'n dekoratief hoofd dat je kunt kopen om de hoofdtelefoon op te parkeren als deze niet wordt gebruikt. Of anders.. .nou ja, Elex-lezers zijn vindingrijk. Wij hebben gekozen voor een pruikenhoofd, ongeveer zoals in figuur 2 is geschetst. Ons exemplaar is van polystyreen gemaakt. Het hoofd is voorzien van een vertikaal rond gat. U dient ter plaatse van de oren twee horizontale "tunnels" te

maken, die in het vertikale gat uitmonden. Op deze wijze is het mogelijk om de mikrofoonverbindingen met de buitenwereld op een praktische en esthetisch verantwoorde manier te realiseren. Maak de horizontale gaten met een verhit staafvormig voorwerp, bijvoorbeeld een schroevedraaier; de betrekkelijk hoge temperatuur zorgt ervoor dat het polystyreen ter plaatse smelt. Soldeer vervolgens de verbindingskabels aan de elektretmikrofoonkapsels en " w u r m " deze kabels vanuit de oren door de horizontale en de vertikale gaten. Maak de oorgaten, aan het begin van de horizontale "tunnels" zó groot dat de mikrofoontjes er precies inpassen. De voorkant van een mikrofoon moet in hetzelfde vlak liggen als de plaatselijke "hoofdhuid". Als men zorgvuldig te werk is gegaan, zitten de mikrofoontjes klemvast in de daarvoor gereserveerde ruimten en zijn verdere bevestigingswerkzaamheden overbodig. De oorschelpen maakt men door met een scherp mesje de bekende vraagteken-vorm

uit een stukje polystyreen (1 a 2 cm dik) te snijden. Het mag een gestyleerde, dus vereenvoudigde oorschelp zijn; uw beeldhouwkundige gaven zijn hier dus niet nodig. Lijm de oren op het kunsthoofd. Nu nog de cinch-stekers (tulpstekers) op de uiteinden van de mikrofoonkabels monteren, en klaar is Kees (z'n kunsthoofd).

De elektronica Ja hoor, daar heb je hem weer eens een keer, in figuur 1: de universele eindversterker met de LM 386, nu als een-eiïge tweeling uitgevoerd omdat we er twee signalen mee willen weergeven. Met een dergelijke versterker is het mogelijk om de mikrofoonsignalen te versterken ten behoeve van de weergave via een hoofdtelefoon die op de uitgangen is aangesloten. Anderzijds kunnen de versterker-uitgangen ook worden aangesloten op de opname-ingang van een band-recorder. De weerstanden R1 en R2 zijn nodig voor de gelijkspanningsinstelling van de in

de elektretkapsels ingebouwde buffers. Dit geldt voor elektretkapsels met twee aansluitingen. Kapsels met drie aansluitingen worden hier niet toegepast. Let erop dat deze aansluitingen niet worden verwisseld. Gebruik afgeschermde kabel voor de mikrofoonaansluitingen. De potmeters PI en P2 zijn er voor de nivo-instelling van de te versterken mikrofoonsignalen. Zet ze niet te ver open, dit voorkomt oversturing.

Testresultaten Onze resultaten komen globaal overeen met de bevindingen die langs technischwetenschappelijke weg zijn ontstaan. Kort en goed: kunsthoofd-stereofonie is slechts ten dele dat helemaal-te-gekke idee waarvan eerder in dit artikel sprake was. In figuur 3 is een kwart-bol rond de luisteraar aangegeven. De straal van de bol is niet van belang, dat is meer een tekentechnische kwestie. Welnu: geluiden die afkomstig zijn uit richtingen binnen de aangegeven

mmmk

JBÏP(:.. Onderdelenlijst R1,R2 = 10 kQ R3,R4 = 100 Q P1,P2 = instelpotmeter 10 kQ C1,C2 = 470 nF C3,C4 = 10 ^/F/16 V C5,C6 = 47 nF C7,C8,C9 = 220 / J F / 1 6 V IC1,IC2 = LM 386

Figuur 1. De universele eindversterker is hier dubbel uitgevoerd en heeft tot taak om de beide mikrofoonsignalen te versterken tot een nivo dat voldoende is voor een barrdrecorder-opname of hoofdtelefoonweergave. Figuur 2. Schets van het door ons gebruikte kunsthoofd. De interne "gangen", ten behoeve van de mikrofoonverbindingen, zijn eveneens aangegeven. Figuur 3. Binnen het aangegeven bereik is het effekt van kunsthoofd-stereo-opnamen verreweg het beste. Figuur 4. Bouwplan voor de dubbele universele eindversterker.

©-=-00

Verder: 2 elektret-mikrofoonkapsels (met twee aansluitingen) 1 Elexprint maat 1 1 kunsthoofd 1 batterij 9 V (of twee batterijen 4,5 V in serie) (of 9 Vnetvoeding)

2 tulpstekers (cinch) + bijbehorende chassisdelen

kwart-bolvormige ruimte, komen bij de weergave via een hoofdtelefoon vanuit exakt dezelfde richting. Het effekt was werkelijk verbluffend. Voor alle andere richtingen, met name van voren, waren de resultaten slechter: weer het gewone hoofdtelefoon-geluid. Waarom? Het hangt samen met vele faktoren. Ons kunsthoofd is nu eenmaal geen echt hoofd. En het menselijk gehoor Is toch niet te vervangen door twee mikrofoontjes; denk maar aan het eerder gegeven voorbeeld van de bewegende mug. De akoestische eigenschappen van de menselijke huid plus onderliggende weefsels zijn nou ook niet bepaald dezelfde als die van polystyreen. Nog iets. Ook onze ogen horen mee. Het geluid van de schrijfmachine vóór ons wordt mede voor ons gelokaliseerd omdat we zien dat dat ding voor ons staat, en niet achter ons.

Is het eigenlijk w e l de moeite waard? Wij vinden van wel, alleen al omdat dit soort avontuur-

lijke onderwerpen veel plezier kan opleveren bij het experimenteren. We geven daarvan een voorbeeld: Tijdens het maken van een testopname werd onopzettelijk het achtergrondlawaai van diskussiërende ontwerpers mee opgenomen op de cassette. Bij het beluisteren van de band door één van die ontwerpers ervoer deze dat hij " h e t " niet goed kon horen omdat er door zijn kollega's op de achtergrond te hard gediskussieerd werd. (Dit kan optreden bij het gebruik van zogenaamde "open" hoofdtelefoons.) Dus zette hij de hoofdtelefoon af, draaide zich om teneinde de storende kollega's te verzoeken om elders hardop over Elex na te denken. . .en stelde vast dat de diskussie allang was afgelopen en dat ieder zijns weegs was gegaan! Overigens: op die band zat nogal wat gepiep en geruis, dus minder nuttige audioinformatie. Het kollegiale achtergrondlawaai overheerste niet. Maar kennelijk geven de hersenen bij hun interpretatie van waargenomen geluiden kwa prioriteit

de voorkeur aan signalen die uit een bepaalde richting komen, boven signalen die (misschien zelfs wel veel sterker in intensiteit) niet uit een bepaalde richting komen, zoals het gepiep en geruis van daarnet. Het blijft dus een interessante ervaring om echt driedimensionaal geluid via de hoofdtelefoon te horen. Tot slot nog dit. Het is de moeite waard om verder te experimenteren met de praktijk van het kunsthoofd, dus om bepaalde vormen van "plastische chirurgie" toe te passen. De resultaten kunnen daardoor worden verbeterd. Zoals al eerder opgemerkt: het gaat hier niet om een kant-en-klaar ontwerp, maar om de aanzet tot verdere avontuurlijke en leerrijke experimenten. Dat is de hoofdzaak!

Bij veruit de meeste universeelmeters zoekt men vergeefs naar een meetbereik voor het meten van wisselstroom. Nu is het gemis van dit meetbereik voor de meeste hobbyisten natuurlijk niet zo'n ramp, maar met name de "elektriciens" onder ons, zullen dat wel degelijk als een tekortkoming van het meetapparaat ervaren. En omdat wij nu eenmaal niemand in onze lezerskring willen overslaan, hebben we de profs op het gebied van wisselstroommeters eens in de kaarten gekeken. Al gauw leerden we dat wisselstroom in principe op twee manieren kan worden gemeten. De eerste methode is met een zogenaamde stroomtang. Wat dat voor een ding is, kan gemakkelijk worden verklaard wanneer we de te meten stroom(-draad) zien als de primaire zijde van een trafo. De eigenlijke " t a n g " vormt de kern van de stroomtrafo. \
I

Stroomtrafo 1

N

•

P

.

I

^

spannrngstransformator Ni N2

N2 "2-jg^-O,

Stroomtransformator

il -•

N1 N2 1

1

i2 > Ni

meetresultaten

R|

"sh'•

Ri - I l l-i,

LjRsh

R s h » = = - - R|

'1 IA] 0,51 0,91 1,241 1,720

U2 [V] 0,908 1,63 2,226 3,1

I1/U2 0,56 0,56 0,56 0,55

84792X-3

selspanningsmeter kan worden afgelezen. Het grote voordeel van deze meetmethode ligt voor de hand: de meter is altijd galvanisch van het net gescheiden, waardoor er nooit levensgevaarlijke situaties kunnen optreden. Ook het meten met een stroomtransformator biedt het voordeel van galvanische scheiding. In

tegenstelling tot de spanningstrafo, ligt de primaire zijde van de stroomtransformator echter in serie met het net. De sekundaire zijde is door de wisselstroommeter praktisch kortgesloten; zo'n meter heeft immers maar een zeer lage inwendige weerstand. De omlaaggetransformeerde kleinere stroom wordt dan door een

ampèremeter aangegeven. Hoe nuttig een stroomtrafo kan zijn, zien we wanneer we een kleine berekening maken izie figuur 2). Stel dat in xüe getekende kring een stroom van 50 A moet worden gemeten, een in sterkstroomkringen niet ongebruikelijke waarde. De wisselstroommeter waarmee we moeten meten, heeft een grootste meetbereik van 5 A; er moet dus 45 A via een shuntweerstand "omgeleid" worden. Bij een inwendige weerstand van 0,13 ohm betekent dat een parallelweerstand van 14 MQ; er moet dus maar liefst 29 W gedissipeerd worden! Anders bij de stroomtrafo. Hier wordt theoretisch alleen maar het vermogen omgezet dat voor het meetinstrument nodig is. In dit voorbeeld dus 3,25 W. Bij onze experimenten met wisselstroommeting hebben we van een gewone nettrafo van 48 VA gebruik gemaakt (sekundair 8 V, 6 A). De meetresultaten met deze trafo ziet u in figuur 3. We hebben de primaire 220 Vzijde hier als sekundaire wikkeling gebruikt en deze belast met een weerstand van 47 S. De wisselspanning over deze weerstand wordt gemeten. Het nadeel van deze meetmethode is dat niet direkt de stroom kan worden afgelezen; we meten immers de spanning over de weerstand. We moeten daarom de afgelezen waarde vermenigvuldigen met een faktor I1/U2. Maar dat zal voor niemand een probleem zijn. Een paar algemene opmerkingen nog: Het is absoluut noodzakelijk dat de 47 ohmweerstand vastgesoldeerd wordt, voordat de 8 Vwikkeling op het net wordt aangesloten. Verder mag u nooit uit het oog verliezen dat, ondanks de galvanische scheiding, experimenteren met de netspanning gevaarlijk is. Wees dus voorzichtig!

CMOS onlogisch gebruikt Iedereen kent CMOSpoorten als logische (of digitale) "bouwstenen" en als zodanig worden ze in Elexschakelingen dan ook veelvuldig gebruikt. Niet ieder- ^ een weet dat ze ook in analoge schakelingen nuttig werk kunnen verrichten. Figuur 1 laat een versterkertrap zien die is opgebouwd rondom één enkele CMOSinverter, waarvan er zes in het IC 4049 zitten. De versterkingsfaktor bedraagt ongeveer 3. Cl en C2 dienen als koppelkondensatoren. De nnanier waarop R1 en R2 geschakeld zijn doet denken aan een opamp, maar hoe de zaak nu eigenlijk precies werkt kunnen we

pas nagaan als we weten hoe het er "binnenin" het IC uitziet. Figuur 2 geeft de principeschakeling van een CMOSinverter. Voor ons doel overbodige akses^oires zoals beschermingsdiodes zijn niet getekend. De ingewikkelde schemasymbolen voor T l en T2 zullen bij sommigen herinneringen oproepen aan heel vroeger, toen iedereen nog met radiobuizen werkte; in feite zijn het "doodgewone" IG-FET's (IG staat voor Isolated Gate) waarvan het substraat met de source verbonden is. Wie dat allemaal erg ingewikkeld vindt klinken, kan maar beter meteen naar figuur 3 kijken: Tl en

T2 kunnen namelijk worden beschouwd als een PNP- en een NPN-transistor, met buitengevyoon gunstige eigenschappen voor het toepassingsgebied waarvoor ze ontworpen zijn. Laten we eerst eens zien wat er gebeurt als we de inverter gebruiken als een logische poort. Bij een " l a a g " nivo aan de ingang geleidt alleen T l , omdat diens basis dan negatief is ten opzichte van de emitter. De uitgang ligt via T l aan de voedingsspanning en is dus " h o o g " . Als de ingang een " h o o g " spanningsnivo heeft, spert T l : dan immers zijn basis- en emitterspanning van deze transistor

gelijk. De basis van T2 daarentegen is positief ten opzichte van de emitter, zodat T2 gaat geleiden. De uitgang ligt daardoor aan massa en is "laag". Dat is allemaal precies wat we van een inverter verwachten. Als we nu de andere komponenten uit figuur 1 toevoegen, krijgen we de schakeling van figuur 4: een eenvoudige versterker met komplementaire transistoren en tegenkoppeling door middel van R2. Die tegenkoppeling ontstaat doordat het uitgangssignaal in tegenfase is met het ingangssignaal. Het ingangssignaal wordt daardoor als het ware tegenge-

0 pcHHïÉE]^ Nj>ca-||_oÉ lOn

\ ^

lOn

!>(>-

~

N I = Ve 4049 (nietgebufferd) 84775X-1

© Figuur 1. Een eentrapsversterker met een CMOS-inverter: dat w e r k t echt. Probeer het maar als u het niet gelooft.

0

Figuur 2. Zo ziet een CIVIOSinverter er "van b i n n e n " uit. T l en T2 zijn IG-FET's.

("PNP")

OO-'

T. '^-Ol^ ("NPN")

S4755X-2

©

f)0-H-feT^'

\\<^%

Figuur 3. Dezelfde schakeling als in figuur 2, alleen zijn de FET's vervangen door " n o r m a l e " transistors. Figuur 4. De vervangingsschakeling van figuur 2, voorzien van de weerstanden en kondensatoren uit figuur 1: de w e r k i n g van de versterker w o r d t nu duidelijk.

C1

R1

21 23_

J^Ok|

91 N2:

100k|

10 n

C5

R5_ _100kJ

ion

lOn

C6

^ 100k]

lOn

-0

09V

1 )(5)(11H16)

I C 1 = N 1 . . . N 4 = % 4049 ^

IC1

^'—® werkt en wel des te meer naarmate de uitgangsspanning groter is. De uitgangsspanning is dan niet meer " l i o o g " óf "laag", maar kan alle waarden daartussenin aannemen.

De praktijk Nu kunnen we met de sol-

deerbout aan liet werk: in figuur 5 zien we een meertraps-CMOS-versterker. ledere trap versterkt ongeveer driemaal, zodat de totale versterkingsfaktor in theorie 81 zou moeten bedragen. In de praktijk kan dat tegenvallen; ons laboratoriummodel kwam niet ver-

der dan een 47-voudige versterking. Het frekwentiebereik liep van 120 Hz tot 90 kHz — wij hadden maximaal 25 kHz verwacht. Alles bij elkaar is dat een heel redelijk resultaat voor wie geen Hi-Fi-eisen stelt. Nog een paar opmerkingen. De voedingsspanning mag

niet hoger dan 10 volt zijn, beter nog is de aangegeven waarde van 9 volt. Weliswaar kunnen CMOS-IC's spanningen verdragen tot 15 volt, maar zonder ingangsspanning stelt de uitgangsspanning van de verschillende trappen zich in op de halve voedingsspan-

R2 330k|

r

i^oH

n

1

f(_3jB)«,25kHi C2

lOn

K ^

lOn

^R6

^°"

Onderdelenlijst voor de versterker: 10n

R1,R3,R5,R7 = 100 kS R2,R4,R6,R8 = 330 kS C l . . . C 8 = 10 nF C9 = 1 ;.iF/16 V IC1 = 4049

|—{aaöTJ—1

Geschatte bouwkosten: / 12,50

1^* Figuur 5. Vier CIVIOSversterkertrappen achter elkaar vormen een heel akseptabele versterker. Hi-Fi-kwaliteit mag er echter niet van verwacht worden.

i^i-Q^y

1 N I . . . N 4 = % (Cl =4049

Figuur 6. Zo w o r d t een Elexprint, formaat 1, voorzien van vier versterkertrappen. Figuur 7. Viermaal de versterker van figuur 1, met alle ICaansluitingen erbij aangegeven.

^ ^

84775X-7

8

É

fo = 1 kHi d " * 2%

^^-«-©9V C5

»

2 x 1N4148 ;i

P2|

Dl

T'" 7

T

C3

T

N I ' . . . N3 = y2lC1 = 4 0 4 9

Onderdelenlijst voor de sinusoscillator: R1,R4,R6 = 100 kQ R2,R5,R7 = 270 kQ R3 = 10 kQ C1,C3,C4 = 22 nF C2,C5 = 1 M F / 1 0 V D1,D2 = 1N4148 IC1 = 4049 Geschatte bouwkosten: f 12,-

bi

l^fe.i^

mam

J

ning. Dat betekent per inverter een verbruik van ongeveer 10 V x 7 mA = 70 mW. In totaal wordt dat 280 mW. Weliswaar ligt de maximaal toelaatbare grens bij 500 mW, maar enige reserve kan nooit kwaad. De uitgang van het IC mag niet gebufferd zijn. Daarom hebben we de 4049 gekozen: daarvan is alleen een niet-gebufferde uitvoering verkrijgbaar. Wie de schakeling met andere CMOSpoorten wil opbouwen, moet daarop letten. Het verdient geen aanbeveling, te proberen de versterking op te voeren door de waarde van R2 te vergroten; veel meer versterking per trap zit er niet in. Eventueel kunnen er nog één of meer trappen worden bijgeschakeld. Vergeet in dat geval de koppelkondensatoren niet. Figuur 6 geeft de opstelling van de diverse komponenten voor een viertrapsversterker op een Elex-print, formaat 1. Het schema staat afgebeeld in figuur 7. Op de print zijn de verschillende trappen nog niet met elkaar verbonden: dat moet gebeuren met draadbruggen. Daarbij komen telkens twee koppelkondensatoren in serie te liggen, maar dat doet aan het geheel geen afbreuk.

Sinusoscillator U hebt het goed gelezen:

C4

T

IC1

i^-® •^Hö) 84775X-8

ook een sinusoscillator kan worden gerealiseerd met CMOS-poorten. In principe gaat het daarbij om een RCoscillator (figuur 8). De versterkingsfaktor van iedere trap ligt in de buurt van de 2,7. De faseverschuiving in de hele keten is zo groot, dat het laatste signaal dezelfde fase heeft als het signaal aan de ingang. Daardoor oscilleert de schakeling als in- en uitgang met elkaar worden doorverbonden. Het netwerkje, bestaande uit R3, C2, Dl en D2, begrenst het uitgangssignaal van de eerste trap. Als dat namelijk te groot wordt, worden bij verdere versterking de toppen van de sinus afgeplat; de vervorming neemt dan enorm toe. Met de aangegeven komponenten en een voedingsspanning van 9 volt is de uitgangsfrekwentie ongeveer 1 kHz bij een vervorming van 2 % . Veranderingen in de voedingsspanning beïnvloeden de frekwentiel Ook deze schakeling kan worden opgebouwd op een Elexprint, formaat 1 (figuur 9). Tenslotte nog een opmerking betreffende pen 16 van de 4049. Sommige fabrikanten geven aan, dat deze pen nergens mee verbonden is (NC), volgens anderen moet hij worden doorverbonden met de positieve pool van de voedingsspanning. Hoe

dan ook, het kan nooit verkeerd gaan als pen 16 aan plus gelegd wordt.

Figuur 8. Nog een analoge schakeling met CMOSInverters: een sinusoscillator. Figuur 9. Ook de sinusoscillator kan eenvoudig door iedereen worden nagebouwd op een Elex-print, formaat 1.

korte opamp-kunde Al diverse keren is er in een Elex-schakeling een opamp, een operationele versterker, ten tonele gevoerd. Daarbij is nog niet precies uitgelegd wat zo'n opamp nou eigenlijk is, en wat je er allemaal mee kan doen. Omdat de opamp tegenwoordig een zeer ingeburgerd bouwelement is, net zoals de transistor 15 jaar geleden, leek het ons geen overbodige luxe er een apart artikeltje aan te wijden. Eerst die naam maar eens: operationele versterker (in het Engels: operational amplifier, afgekort opamp). Wat een (spannings)versterker is zal wel bekend zijn, maar dat "operationeel" zal minder tot de verbeelding spreken. Eigenlijk is dit een erfenis die we te danken hebben aan de allereerste analoge computers. In die computers werden opamps voor het eerst gebruikt. Niet in de vorm zoals wij die kennen, kleine zwarte "rupsjes" met 8 of 14 pootjes, maar grote kaarten vol met elektronenbuizen en ander zwaar geschut. Die buizenversterkers werden in die analoge computer gebruikt voor het uitvoeren van rekenoperaties (optellen, aftrekken, vermenigvuldigen). Vandaar de naam dus. Die rekenoperaties werden op hun beurt weer losgelaten op spanningen die, afhankelijk van de hoogte, een bepaalde waarde, een getal voorstellen. Dit in tegenstelling tot de huidige digitale computer, waar een waarde wordt voorgesteld door een reeks enen en nullen, en waar de rekenoperaties worden uitgevoerd door logische schakelingen. Later is de opamp een eigen leven gaan leiden. Als geïntegreerde schakeling (IC) bleek hij een zeer bruikbaar


O

84766X -1

VB =

I

t 15 V

TA-25°C

!<^ ^^

10 -

il " ~l

10

100

Ik

10k

lOOk

»-frekwentie (Hz)

onderdeel te zijn, en ontwerpers van elektronische schakelingen maken er ook dankbaar gebruik van. Ook voor de hobbyist is het helemaal niet moeilijk een opamp toe te passen, als je maar een paar basisregels kent.

Eigenschappen De eerste en belangrijkste eigenschap van een opamp is de werkelijk verschrikkelijk hoge versterkingsfaktor. Een opamp heeft twee ingangen (figuur 1) en het spanningsverschil daartussen wordt versterkt. Dat gebeurt in een waanzinnig hoge mate. Figuur 2 laat dat zien: bij een frekwentie van 1 Hz is de versterking meer dan

1M

10M

^^^^_^

Figuur 1. Een opamp heeft twee ingangen en één uitgang. Het spanningsverschil tussen de ingangen wordt versterkt. Figuur 2. De versterking van een opamp (hier een 741) is enorm groot, groter dan 100.000. Bij toenemende frekwentie daalt ze echter snel. Door de versterl
100.000 ( = 10^). Deze triomf van de elektronica lijkt heel betrekkelijk als we zien dat bij 1000 Hz ( = 1 kHz) de versterkingsfaktor al gedaald is tot 1000 ( = 10^), maar straks zullen we zien dat dat niet hindert dankzij een truukje dat we toe kunnen passen. Een andere eigenschap van de opamp is de zeer hoge ingangsweerstand. Dat betekent dat een opamp het voorgaande gedeelte van de schakeling nauwelijks zal belasten. Ook zeer zwakke signaaltjes worden niet door de opamp als een wilde opgeslokt. Die ingangsweerstand ligt in de orde van grootte van enkele miljoenen ohms. De stroom die in de ingangen zal lopen zal daarom ook zeer gering zijn. Overigens zijn er verschillende typen opamps te krijgen met elk weer hun eigen specialiteiten. De bij dit artikel geleverde gegevens zijn afkomstig van de bestseller onder de opamps: de 741. Deze opamp is er een voor algemeen gebruik, maar er zijn ook opamps met bijvoorbeeld een extra lage ruis (bijvoorbeeld de 387) of een extra hoge ingangsweerstand (356), of opamps die ook bij hogere frekwenties nog goed versterken, met een extra grote bandbreedte dus (351). Vaak worden opamps voor het gemak als "ideaal" verondersteld. Dat vereenvoudigt het werk van de ontwerper en in de praktijk blijken de resultaten nauwelijks af te wijken van wat men met de ideale voorstelling verwacht had. Een ideale opamp heeft een oneindige versterking. De ingangsweerstand is ook oneindig hoog (een ideale opamp zal een schakeling daarom niet belasten) en de

uitgangsweerstand is nul (de uitgang kan daarom naar believen stroom leveren zonder dat de spanning keldert).

Toepassingen Er zijn een aantal basisschakelingen waarin opamps toegepast worden. We zullen de belangrijkste hier bespreken. De eerste toepassing betreft natuurlijk het gebruik als spanningsversterker. Zoals we al zeiden wordt het verschil in spanning tussen beide ingangen versterkt. Stel nu eens voor dat we de minIngang aan massa (nul) leggen en op de plus-ingang 1 V zetten (zie figuur 3). Het spanningsverschil is dan 1 V. Hoe groot is nu de uitgangsspanning? De versterking is meer dan 100.000, dus zou er meer dan 100.000 X 1 V = 100.000 V op de uitgang moeten staan. Onzin natuurlijk, want de opamp kan aan de uitgang geen hogere spanning geven dan (bijna) de voedingsspanning (die in het schema van figuur 3 duidelijkshalve niet getekend is). Aangenomen dat die voedingsspanning 15 V is (een heel gangbare waarde), dan zal de uJtgangsspanning 15 V zijn. Meer kan eenvoudig niet. We zeggen dat de versterker vastgelopen is tegen de voedingsspanning. Goed, laten we een wat kleinere spanning op de plus-ingang zetten, 1 mV (0,001 V) bijvoorbeeld. Wat is nu de uitgangsspanning? Met nog steeds die grote versterkingsfaktor zou ze 100 V of meer willen zijn, de versterker loopt dus ook in dit geval vast tegen de voedingsspanning. Het zal duidelijk zijn dat de versterker in deze vorm amper te gebruiken is, je hoeft maar te wijzen naar de ingang of pats, de uitgangsspanning is vastgelopen tegen de voedingsspanning. Hoe een opamp wèl gebruikt kan worden, is te

84766X -3

-®

^[>0 <:>»

te staan. Omdat de opamp zelf zo'n verschrikkelijk hoge versterkingsfaktor heeft, weten we, als we ervan uitgaan dat de versterker niet vastgelopen is, dat het spanningsverschil tussen de plus- en de min-ingang minimaal zal zijn. Gemakshalve aangenomen dat de spanning op de plus-ingang dezelfde is als die op de min-ingang (dat zou inderdaad zo zijn als de versterking oneindig was, in het ideale geval dus), dan weten we dat de spanning op de plus-ingang 1/10 van de uitgangsspanning bedraagt ^ i = R1 + R2 ^ ^o*-

84766X -4

zien in figuur 4. De truuk die hier is toegepast, is een heel belangrijk principe uit de elektronica: tegenkoppeling. Het principe komt op het volgende neer: eerst versterk je maar raak, zoveel je kunt (vandaar dat het fijn is dat een opamp zo'n hoge versterkingsfaktor heeft), dan wordt naar het resultaat gekeken en wat je teveel hebt trek je er gewoon van af. We lopen figuur 4 even door. De te versterken spanning wordt toegevoerd aan de plus-ingang. De uitgangsspanning, en we laten hier even in het midden hoe groot die is, komt terecht op de spanningsdeler bestaande uit R1 en R2. De gedeelde spanning R1 *R1 + • 2 X UQ) wordt teruggevoerd naar de miningang en zal daarom de uiteindelijke versterking tegengaan. In het voorbeeld pi van figuur 4 is r,-, \_ p2 gelijk aan 1/10, dus 1/10 deel van de uitgangsspanning komt op de min-ingang

Figuur 3. Een verschilspanning van 1 V tussen de ingangen geeft, ondanks een versterkingsfaktor van meer dan 100.000 geen lioogspanning aan de uitgang. De opamp loopt "vast" tegen de voedingsspanning. Figuur 4. Een belangrijke opamp-standaardschakeling: een tegengekoppeide versterker. De uiteindelijke versterking wordt nagenoeg alleen door de tegenkoppeling (R1 en R2) bepaald.

Eigenlijk moet je dat anders zeggen, omdat de spanning op de plus-ingang er in eerste instantie opgedrukt is. De uitgangsspanning zal zich nu zo instellen dat hij 10 maal zo groot is als de spanning op de ingang. Aha, een 10-maal versterker dus. Of om wat algemener te zijn: de versterking (A) van deze schakeling is: '^ "

Ui "

RL X Ur R1 + R2

1 R1 R1

R1 + R2 R1 R2

Het toepassen van tegenkoppeling heeft diverse voordelen: •

De uiteindelijke versterking wordt nagenoeg alleen door de tegenkoppelfaktor (dus door weerstanden) bepaald (ervan uitgaande dat de versterkingsfaktor van de opamp zelf erg groot is). • •

De uitgangsimpedantie wordt kleiner.

De bandbreedte, het frekwentiegebied waar de versterker nog goed werkt, wordt groter (ook bij hogere frekwenties is er nog voldoende "versterkingsreserve", kijk maar naar de gestippelde lijn in figuur 2).

Heel fijn want de bandbreedte van een niet tegengekoppelde opamp is maar klein (figuur 2, ongestippelde lijn).

Figuur 5. En hier een volledig tegengel
OO

De vervorming wordt lager. De versterking wordt namelijk alleen nog maar bepaald door weerstanden (zie voorgaande formule) en die veroorzaken geen vervorming.

o»K

•

De schakeling van figuur 4 kent nog een extreme variant. Nemen we voor R1 een oneindig grote weerstand (kortom: halen we R1 er uit), en kiezen we voor R2 O ohm, dan krijgen we de schakeling van figuur 5. Volgens de formule bedraagt nu de versterking oo -1- O

R2=on

R1 = 0 0 l.J

I

h-[)o—cz

84766X-5

Figuur 6. Ook een tegengekoppelde versterker, maar deze is inverterend. Figuur 7. Bijna dezelfde schakeling als figuur 6. maar omdat de plus- en de miningang omgedraaid zijn is dit een méégekoppelde versterker. Deze variant werkt als een schmitt-trigger. De uitgangsspanning zit öf vast tegen de positieve, óf tegen de negatieve voedingsspanning.

o|

l.De uitgangs-

spanning is dus exakt gelijk aan de ingangsspanning. Om die reden wordt deze schakeling een spanningsvolger genoemd. Hij wordt als buffer gebruikt. Een spanning op een punt dat niet belast mag worden, kan ermee doorgegeven worden. De ingangsweerstand van de spanningsvolger is enorm groot. Aan de uitgang, waar dezelfde spanning staat als op de ingang, kan voldoende stroom geleverd worden om bijvoorbeeld een meter te doen uitslaan. Zou de uitgangsspanning ten gevolge van de belastingsstroom en de uitgangsweerstand van de opamp willen zakken, dan komt dat ogenblikkelijk op de min-ingang terecht, waardoor de versterker zichzelf onmiddellijk bijregelt. De uitgangsspanning is daarom zo vast als een huis; de uitgangsweerstand van de schakeling is vele malen kleiner dan die van de opamp zelf. In wezen is een opamp-spanningsvolger in funktie gelijk als de emittervolgerschakeling bij transistoren. Op de versterkerschakeling van figuur 4 bestaat nog een andere variant, figuur 6.

o-

o

7 Ui

p-Oo—c^

<5| -u

-o

o De versterkingsfaktor van deze schakeling wordt ook alleen door de weerstanden bepaald en is: Uo _ TJi ~

R2 R1

Het grote verschil met de schakeling van figuur 4 is dat het signaal geïnverteerd (omgedraaid) wordt, vandaar dat min-teken in de formule. Een positief ingangssignaal komt versterkt als een negatieve spanning aan de uitgang te voorschijn. Tot nu toe hebben we de opamp gezien als tegengekoppelde versterker. Een deel van het uitgangssignaal werkt het ingangssignaal

tegen, wordt er van afgetrokken. Het is ook mogelijk hem als méégekoppelde versterker te gebruiken. In figuur 7 is dat te zien. Het enige verschil met figuur 6 is dat de plus- en de miningang met elkaar verwisseld zijn. Ten gevolge van de meekoppeling zal de uitgang altijd vastgelopen zijn (het ingangssignaal wordt immers niet tegengewerkt), hetzij tegen de positieve, hetzij tegen de negatieve voedingsspanning. Veronderstel nu dat dat vastgelopen zijn tegen de negatieve voedingsspanning het geval is. R1 en R2 vormen een spanningsdeler. De ene kant hangt via de uitgang aan de

negatieve voedingsspanning, de andere kant vormt de ingang. Stel dat op de ingang in eerste instantie niets is aangesloten. De negatieve uitgangsspanning zal ervoor zorgen dat er, via R2, ook een negatieve spanning op de plus-ingang van de opamp staat. Dit, oneindig maal versterkt, zorgt ervoor dat de uitgangsspanning vastgelopen blijft tegen de negatieve voedingsspanning. Willen we verandering in die situatie, dan zal de spanning op de plus-ingang van de opamp positief moeten worden. Dat kan door een positieve ingangsspanning op R1 te zetten. Is deze spanning voldoende

Figuur 8. De opamp als spanningsvergelijker (komparator).

gestuurd worden, een LED, een relais of een andere schakeling.

8

Figuur 9. Een praktijkgeval. De opamp is aangesloten op een symmetrische voedingsspanning. Met PI kan de uitgangsspanning op nul volt ingesteld worden. De opamp is hier als inverterende 100 X versterker geschakeld.

+u-

Ui>Uref

t n

f ° UKU.ref

!Uref

® ±-

84766X-8

<ö)

3 . . . 18V

hoog dan zal zij, tegen de negatieve uitgangsspanning in werl<end, ervoor zorgen dat de p/us-ingang positief wordt. Oneindig versterl
gangsspanning weer naar de negatieve voedingsspanning om te laten klappen, moet de ingang nu weer voldoende negatief worden gemaakt. Deze schakeling wordt een schmitt-trigger genoemd. De uitgangsspanning kent twee stabiele waarden (eigenlijk net als bij een flipflop). De uitgang klapt om bij het overschrijden van een bepaalde positieve of negatieve ingangsspanning. Een schmitt-trigger kan gebruikt worden om "niet zo'n duidelijke signalen", signalen gemengd met stoorpulsje en ruis, op te frissen. Ook kan met een schmitt-trigger een sinusvormig of een driehoe-

kig signaal omgevormd worden tot een keurig blokvormig signaal. De laatste toepassing van de opamp die we hier beschrijven is die als komparator, spanningsvergelijker (figuur 8). Op één van de ingangen staat een vergelijkingsspanning. Als de spanning op de andere ingang hoger is, dan zal de uitgang vastlopen tegen de positieve voedingsspanning. Is de ingangsspanning kleiner dan de referentiespanning, dan slaat de uitgang om naar de negatieve voedingsspanning. Vaak wordt een dergelijke schakeling gebruikt als spanningsbewaker. Met de uitgangsspanning kan iets

Wat praktische puntjes In theorie hebben we de opamp al in heel wat schakelingen laten zien, het wordt tijd dat we ons op de werkelijkheid storten. Opamps zijn te krijgen per één, twee of vier stuks in een 8- of 16-polige ICbehuizing. Prijzen vanaf ongeveer f 1,— (een droom voor de bouwers van de vroegere analoge computers). Vooraleer ze werken moeten ze aangesloten worden op een voedingsspanning. Bij opamps is dat meestal een symmetrische, met een plus, een nul (massa) en een min. De voedingsspanning hoort in de regel te liggen tussen plus en min 5 volt (minimaal voor een 741, bij bijvoorbeeld een 3130 mag je zakken tot plus en min 3 V) en plus en min 15 volt of plus en min 18 V maximaal (afhankelijk van het type). Overigens hoeven alleen de plus en de min aangesloten te worden, niet de nul. Die nul maakt de opamp zelf in zijn inwendige, en hij zal ervoor zorgen dat de uitgang bij nul volt op de beide ingangen gelijk komt te liggen met de nul van de voeding. Helaas is dat laatste nooit precies het geval. De uitgangspanning zal, bij geen verschilspanning aan de ingangen, altijd een beetje positief of negatief zijn. Bij een als schmitttrigger geschakelde opamp zal die spanning ervoor zorgen dat hij zonder ingangssignaal een bepaalde kant uit klapt. Om die spanning aan de uitgang te kompenseren, kan aan de ingang een tegenwerkende spanning worden aangeboden. In vakjargon noemen we de spanning aan de ingang die

nodig is om de uitgang in balans (op O V) te l
bijvoorbeeld (figuur 4, 5 en 6) wordt de onbalans aan de uitgang namelijk teruggevoerd naar de ingang en grotendeels weggeregeld. En bij een spanningsvergelijker is de offset-spanning dikwijls zo klein in vergelijking met de vergelijkingsspanning dat ze rustig verwaarloosd mag worden. Twee opmerkingen betref-

Spaarbanken met Philips mil
boekjes, werkbladen en cassettebandjes zijn tegen kostprijs beschikbaar. Scholen zullen voor deelname worden uitgenodigd door de plaatselijke Spaarbanken. Stafmedewerkers van die Spaarbankvestigingen hebben een speciale training ontvangen voor de noodzakelijke begeleiding van de leerkrachten. Voortzetting en intensivering van de samenwerking met Philips binnen het project " I N P U T " is gebaseerd op de gunstige beoordeling van zowel de mikrocomputer als de leerprogramma's voor leerlingen en leerkrachten. Tevens speelt een rol dat de P2000T ook veel wordt toegepast in de eerste klassen van het voortgezet onderwijs, onder meer in het kader van het "100 scholen projekt" van het Ministerie van Onderwijs. De evaluatie van " I N P U T " heeft uitgewezen dat door dit projekt wordt voorzien in een reële behoefte van het basisonderwijs, nl. de kennismaking van leerlingen — en vaak ook van onderwijskrachten — met "de computer". Het werken met zo'n computer blijkt een stimulans voor de interesse in een fenomeen dat nu al, maar meer nog in de nabije toekomst, een belangrijke rol speelt in de hele samenleving. Vele scholen die deelnamen aan de proef hebben

Gezien het sukses van het proefprojekt " I N P U T " zullen de Spaarbanken hun aktiviteiten ter bevordering van de introduktie van de computer op de basisschool de komende jaren voortzetten en aanzienlijk uitbreiden. Sinds najaar 1983 zijn in het kader van " I N P U T " bijna honderd basisscholen in de gelegenheid gesteld een Philips P2000T mikrocomputer in de klas te gebruiken, waarbij de Spaarbanken tevens zorgden voor instruktiebegeleiding voor de leerkrachten. Tijdens de proef werden boekjes en lesmateriaal voor de leerlingen door de Spaarbanken beschikbaar gesteld; evenals de onder meer door Philips voor " I N P U T " ontwikkelde leerprogramma's. Bij de evaluatie bleek dat 98% van de deelnemende scholen " I N P U T " een plezierige start vindt voor computeronderwijs. Dit najaar zullen nog eens duizend basisscholen kunnen deelnemen aan "INPUT". In 1985 komen er tweeduizend bij, verwachten de Spaarbanken. De mikrocomputer wordt tegen een aantrekkelijke prijs geleverd; de lesmaterialen, zoals

fende de ingangen tot slot. Er moet voor^gewaakt worden dat geen van de ingangsspanningen groter is dan de voedingsspanning. Daar zou het IC stuk van kunnen gaan. Bovendien mogen de ingangen niet open gelaten worden of alleen aangesloten worden op een kondensator. Voor de interne gelijkstroominstel-

aangedrongen op kontinuïteit, met name kontinuïteit in het aanbod van nieuwe programma's. De Spaarbanken zullen zich inzetten voor deze kontinuïteit. Hierbij zal Philips worden betrokken, maar ook zullen opdrachten worden verstrekt aan andere software-ontwikkelaars. Binnen Philips worden de aktiviteiten voor onderwijssoftware nu gebundeld. Aan de hand van de resultaten van de evaluatie van de proef is het projekt op een aantal punten bijgesteld. Zo is er een nieuw boekje geschreven. Voor de leerkrachten komt er een instruktiepakket. Met het Ministerie van Onderwijs is afgesproken, dat de Spaarbanken het ministerie zullen informeren over de stand van zaken, en hetzelfde geldt ten aanzien van diverse onderwijsinstanties op regionaal en lokaal nivo. Uiteraard zijn de aktiviteiten van " I N P U T " gebaseerd op de behoeften van het basisonderwijs, waarvoor men zich breed heeft georiënteerd. Spaarbankorganisaties in het buitenland hebben veel belangstelling getoond voor dit projekt. In België, Duitsland en Oostenrijk overweegt men soortgelijke projekten op te zetten.

Bron: Philips Persdienst

ling van de opamp is het namelijk nodig dat er een zeer kleine stroom (de zogenaamde "input bias current") in de ingang kan lopen. Bij een open ingang kan dat niet. Met alleen een kondensator aan de ingang kan de bias current ook niet permanent lopen. In beide gevallen zal de opamp niet goed werken.

45 jaar Radio Service Twenthe De onderdelenhandel Radio Service Twenthe bestaat 45 jaar. In 1939 begon de heer Stegehuis met ongeregeld goed. Na de oorlog werd de rommelwinkel een dumphuis van afgestoten materiaal van het Amerikaanse leger. Heel wat radio-amateurs hebben in die tijd hun eerste ontvanger of zender aangeschaft. Ook onderdelen kwamen langzaam in zwang, zoals zendbuizen, oscilloskoopbuizen en infraroodbuizen (voor nachtkijkers). Allengs is aan de dumpgoederenmarkt een einde gekomen en verwierf Radio Service Twenthe zich vermaardheid door het opkopen van grote partijen, die tegen weggeefprijzen werden doorverkocht. Vooral begrippen als "speciale aanbieding", "extra speciaal" en het superlatief "Twenthe speciaal" hebben in de wereld van de elektronica bekendheid verworven. In het bedrijf, gevestigd aan de Stille Veerkade, liggen thans een aantal panden waarin u een veelheid aan produkten uitgestald vindt. Wij hopen de heer Stegehuis en zijn vrouw nog een aantal jaren bij Radio Service Twenthe te mogen , begroeten en wensen hun langs deze weg van harte proficiat!

veiligheids' nipoerlicht voor de fiets De beruchte donkere maanden zijn weer aangebroken. ^ Wie 's morgens naar school, naar kollege of naar het werk fietst, rijdt in het donker. En hetzelfde geldt voor de tocht naar huis, aan het einde van de middag: aan regenwolken geen gebrek. Om niet nat te worden wacht je dan maar even, maar intussen zorgt de invallende duisternis er voor dat het zicht zo mogelijk nog slechter wordt. Automobilisten blijven weliswaar droog, maar van het slechte zicht hebben ze des te meer last: fietsers en voetgangers worden nogal eens over het hoofd gezien, vooral als ze donkere kleding dragen en geen verlichting voeren, (Vlet name kinderen lopen dan een grote kans bij een ongeval of bijna-ongeval betrokken te raken. Als deze LED-schakeling bij een flink aantal Elex-lezers een lichtje op doet gaan, wordt het spitsuur binnenkort niet alleen veiliger maar ook gezelliger. Want op de jas of om de arm gaan we een lichtgevend " d i n g " dragen dat tamelijk opvalt: zo wordt men beter gezien, en het staat nog dekoratief ook.

Fietsongeval? Liever niet! Het spreekt vanzelf dat LED's voor deze toepassing het meest geschikt zijn: zo blijft het eenvoudig en goedkoop. Maar een rij van LED's die knipperen leek ons niet effektief genoeg. Als het even kan moeten de LED's bij gevaar sneller gaan knipperen. En omdat

voor fietsers de auto het meeste gevaar oplevert, zou het geen gek idee zijn als het LED-sieraad sneller ging knipperen bij nadering van een auto. Daarom is de schakeling voorzien van een LDR die op het licht van de koplampen reageert, zodat de LED's een waar knippervuurwerk gaan afgeven. Verder moeten de LED's nog op een of andere manier worden aangestuurd. Hiervoor zorgt het timer-IC 555 dat als een astabiele multivibrator is geschakeld. Voor wie het misschien vergeten is: een astabiele multivibrator is een schakeling waarvan de uitgangstoestand

voortdurend omklapt tussen O V en de voedingsspanning. Telkens wanneer het IC een nieuwe triggerimpuls ontvangt, verandert de uitgangstoestand abrupt. Hoe lang de uitgang na het omklappen zijn toestand behoudt, hangt af van de wijze waarop de externe komponenten geschakeld zijn en welke waarde ze hebben; in dit geval wordt de tijd hoofdzakelijk bepaald door R3 en Cl. Het omschakelen vindt plaats doordat Cl regelmatig wordt omgeladen. Maar ook de potentiometer PI en P2, alsmede de transistor T l , kunnen in deze schakeling niet gemist

worden. Door de stand van de potentiometer te veranderen kunnen we Tl sterker of juist minder sterk laten geleiden, wat tot gevolg heeft dat de laadstroom van de kondensator groter of kleiner wordt. Met PI wordt de maximale knipperfrekwentie bij volle belichting ingesteld; de LED's moeten immers sneller knipperen wanneer het licht van een autokoplamp op de LDR valt. P2 heeft de omgekeerde funktie; hij bepaalt hoe langzaam de LED's knipperen wanneer het donker is. Het afregelen van deze potentiometers is grotendeels een kwestie van

+ -fi-

K © C2

4,5 V;

1000M 16V

0

o * zie tekst

84793X-1

m

tabel 1

stroom IF in geleiderichting rood

50 mA

groen

30 mA

geel

30 mA

oranje-rood

30 mA

spanning Up in geleiderichting typ, 1,6 V max. 2,0 V typ. 2,7 V max. 3,2 V typ. 2,4 V max. 3,2 V typ. 2,2 V max. 3,0 V

voorschakelweerstand 2,7 Q 27 Q 22 Q 27 Q

^^mm ••VöK-K"

smaak, maar men moet er wel rekening mee houden dat bij het punt A (In het schema aangegeven achter T2) stroompieken van maximaal 1 A kunnen optreden. • Bij een maximale knlpperfrekwentie is dan met alleen de batterij snel leeg, ook de LED's kunnen dan overbelast raken. Een voordeel van deze hoge stroom is overigens dat het aantal LED's nog kan worden uitgebreid. In dat geval moet C2 een iets hogere waarde krijgen. Over T2 valt eigenlijk niet veel te vertellen; hij werkt als schakelaar.

Elektronisch sieraad? Heel graag! Zelfs een apparaat dat tot doel heeft de veiligheid te bevorderen hoeft er nog niet lelijk uit te zien. En met een beetje fantasie kan dat ook. Het is bijvoorbeeld niet noodzakelijk uitsluitend rode LED's te gebruiken; groene, gele in vierkante of driehoekige vorm zien er ook prima uit. Verder kan men de LED's samenbouwen tot een button (hoekig of rond), of een armband. Wie van de LED's een band wil maken moet wat meer aan-

dacht besteden aan de bedrading, maar echt moeilijk is dat niet. Over de kleuren van de LED's moet nog een opmerking gemaakt worden: de verschillende soorten kunnen niet allemaal even veel stroom verdragen en ook de brandspanning verschilt per kleur. Ons proefmodel is opgebouwd met rode LED's waarvan er telkens twee in serie staan. Dit laatste is met groene LED's niet mogelijk, omdat deze een hogere brandspanning hebben dan de rode. De batterij levert slechts 4,5 V; na

Figuur 1. Het schema. Bij gebruik van 12 rode LED's trekt de schakeling een stroom van 30 mA.

Tabel 1. Dit zijn de waarden voor stroom en spanning die op de verschillende kleuren LED's van toepassing zijn. Bovendien hebben we voor elke kleur uitgerekend wat de waarde van de voorschakelweerstand moet zijn. Bij de berekening is uitgegaan van de karakteristieke spanningsval die de desbetreffende LED veroorzaakt.

aftrek van de spanningsval over T2 (ongeveer 1 V) blijft er voor de LED's nog 3,5 V over, wat genoeg is voor ten hoogste 1 groene LED. Het gevolg is dat wie groene LED's gebruikt, deze elk afzonderlijk moet voorzien van een voorschakelweerstand. Bovendien moet in dat geval de waarde van de voorschakelweerstanden R7. . .R12 flink verhoogd worden. Hetzelfde geldt voor gele en oranje-rode LED's, want ook deze hebben een hogere brandspanning nodig dan de rodfe. In tabel 1 zijn de gegevens te vinden voor LED's van elke kleur, inklusief de waarde van de bijbehorende voorschakelweerstand. De vorm van de LED's is niet van invloed op het elektrisch gedrag. De LED's worden op een stukje gaatjesprint gemonteerd (button) of met gekleurd draad verbonden (armband). Wie de armband heel mooi wil maken kan proberen over de draden en

de voorschakelweerstanden een stuk krimpkous te schuiven, zodat alleen de LED's zelf zichtbaar zijn. Ook de LDR moet op passende wijze in het bouwsel worden opgenomen (bijvoorbeeld in het midden van de button). Ruim bemeten aansluitdraden verbinden het objekt met de korresponderende aansluitingen op de stuurprint. De stuurprint zelf, en ook de platte batterij, worden in de jaszak of aan de broekband gedragen.

Onderdelenlijst R1 = 120 kQ R2 = 2,2 kQ R3 = 15 kQ R4 = LDR (bijv. type 05) R5 = 12 kQ R6 = 1,2 kQ R7...R12 = 2,7 Q (bij rode LED's) PI = 5 kQ instelpotentiometer P2 = 25 kQ instelpotentiometer Cl = 470 nF C2 = 1000fjF/16 V D l . . .D12 = LED, rood T l = BC 557B T2 = BD 132 IC1 = 555

f

•

H

CS 10+

a

i

H

Diversen: Figuur 2. De printopbouw. Let op de polariteit van de l
SI = aan/uit-schakelaar platte 4,5 V-batterij aansluitdraad Elex-standaardprint formaat 1 batterijhouder (indien gewenst)

OB

OA

Geschatte bouwkosten: f 25, -

RH»O(T t

Het maken van luidsprekeropeningen in kleine boxen is voor enigszins geoefende hobbyisten weliswaar geen probleem, maar het betekent toch heel wat werk. De 30, 40 of 50 boorgaatjes (afhankelijk van de grootte van de luidspreker en van de nauwkeurigheid waarmee gewerkt wordt) moeten heel precies aangebracht worden, want zelfs kleine afwijkingen in het patroon van de boorgaatjes vallen al op. Zonder boormachinestandaard is het helemaal een kunst. Net zo elegant en met minder werk verbonden is een klein ventilatieroostertje, dat in iedere goedgesorteerde

ijzerwinkel te koop is. De prijs van zo'n roostertje ligt tussen f 1,— en f 10,—. Deze roostertjes worden in verschillende kleuren, vormen en maten uit staal of

kunststof gemaakt en worden gewoonlijk gebruikt voor het afdekken van ventilatie-openingen in meterkasten, kleerkasten etc.

Voordat zo'n rooster gemonteerd kan worden, moet natuurlijk een cirkelvormige opening in de box gemaakt worden: een figuurzaag is voor dit doel het meest geschikt. Nauwkeurigheid is hierbij niet vereist, omdat de rand later toch niet meer te zien is. Voor metalen boxen is de figuurzaag niet te gebruiken. In dit geval wordt een cirkel gemaakt door veel gaatjes naast elkaar te boren. De kleine stukjes staal die tussen de boorgaatjes blijven zitten, kunnen met een zijkniptang verwijderd worden. Deze tamelijk slordig gemaakte rand hoeft niet veel bijgewerkt te worden, want zoals gezegd wordt hij toch door het rooster afgedekt.

De schakeling die wij u hier gaan voorstellen, heeft op het eerste gezicht weinig praktisch nut. Het is alleen een experiment, maar het zal u helpen verschillende verschijnselen waar we in de elektronica steeds weer mee te maken krijgen, beter te begrijpen. De experimenteerschakeling bestaat uit twee oscillatoren. Het aktieve element in iedere oscillator is een IMAND-poort met vier ingangen. Het IC 7413 bevat twee van zulke poorten, dus dat komt mooi uit. Als we een Schmitt-trigger-inverter voorzien van een kondensator tussen ingang en massa en we koppelen vervolgens via een weerstand de uitgang terug naar de ingang, dan hebben we een oscillator. In figuur 1 is dat tweemaal duidelijk te zien. De frekwentie wordt bepaald door de waarden van de weerstand en de kondensator. De linker oscillator heeft een frekwentie van 400 Hz. Dat kunnen we kontroleren door een niet te laagohmige koptelefoon op de ingang van een versterker aan te sluiten tussen pen 6 van het IC en massa. De frekwentie van de tweede oscillator is een stuk hoger; afhankelijk van de instelling van de potmeter kan die variëren van 60 tot 200 kHz. Als we die frekwentie aansluiten op een versterker, horen we niets:

de trillingen van monsieur Fourier zover reikt ons gehoor niet. De tweede oscillator werkt overigens niet konstant, maar alleen als de uitgang van de eerste poort " h o o g " is, dus een spanning van 5 volt heeft. Dat is de helft van de tijd het geval, omdat de uitgang van poort NI 400 maal per sekonde wisselt van O naar 5 volt en terug. Aan de uitgang van N2 vinden we dus een 100 kHz-signaal dat in een 400 Hz-ritme in- en uitgeschakeld wordt. Drukken we schakelaar SI in, dan stopt de eerste oscillator; zijn uitgang blijft " h o o g " , zodat de tweede oscillator konstant blijft werken. In figuur 3 zien we het hele proces op het scherm van een oscilloskoop: bovenaan de 400 Hz-trilling, onderaan de met 400 Hz gemoduleerde hoogfrekwente trilling. In de uitvergroting zijn de hoogfrekwente pulsen duidelijk te zien. Een trilling met een frekwentie van 100 kHz is een radiosignaal. Overigens zult u op de afstemschaal van uw ontvanger die waarde tevergeefs zoeken: het langegolf-gebied begint pas bij 150 kHz. Toch kunnen we

de signalen van onze experimenteerschakeling op een radio hoorbaar maken. Verbind pen 8 van het IC met de antenne-ingang. Als er geen antenne-ingang is, kunt u een draadje verbinden met pen 8 en dat een aantal malen om de ferrietantenne wikkelen. Draai nu de wijzer langzaam langs de afstemschaal. Op een groot aantal plaatsen zult u het signaal horen doorkomen. Als de frekwentie van de oscillator precies 100 kHz is, zal het signaal hoorbaar zijn op 200 kHz, 300 kHz, 400 kHz en nog een heel stuk verder, tot in het kortegolfgebied. Dat al die signalen werkelijk van onze oscillator afkomstig zijn, is eenvoudig te bewijzen: als we SI indrukken, verdwijnt de 400 Hz-toon. Wat is hier aan de hand? Boventonen, ook harmonischen genaamd, zijn de oplossing van het raadsel. De oscillator produceert trillingen die zeer veel frekwenties bevatten. Meer dan 150 jaar geleden werd dit verschijnsel al verklaard door de Franse wiskundige Fourier. Hij ging er van uit dat er voor periodieke trillin-

gen eigenlijk maar één golfvorm bestaat: de sinusvormige trilling. Alle andere vormen die wij kennen, zoals de blokgolf, de driehoek en de zaagtand, zijn samengesteld uit sinusvormige trillingen van verschillende frekwenties en amplituden. Volgens Fourier wordt een sinus een blokgolf, als men er sinussen aan toevoegt met de drievoudige, vijfvoudige, zevenvoudige (enzovoort) frekwenties. Oneven harmonischen noemt men dat. Als bewijs voor deze stelling hebben wij in figuur 4 bij een sinusvormige spanning de derde en vijfde harmonische opgeteld. Het klopt heel aardig. Een perfekte blokgolf is het natuurlijk nog niet, maar het is gemakkelijk in te zien dat iedere volgende oneven harmonische de "dalen" nog beter zal opvullen. Als de theorie van Fourier klopt, is het omgekeerde natuurlijk ook waar: een blokgolf kan worden "ontleed" in een groot aantal oneven harmonische, sinusvormige trillingen. Bij ons experiment hebben we al die oneven harmonischen

5V N1,N2 = IC1 = 7413

® IC1

(2>^ Figuur 1. Twee NAND-poorten met ieder vier ingangen vormen liet "hart" van de beide oscillatoren. Van iedere poort worden maar twee ingangen gebruikt. IVIet P wordt de hoogfrekwent-oscillator ingesteld.

Figuur 2. Wie nog een digitrainer-print heeft, l
op de afstemschaal terug kunnen vinden. Dat er ook even harnnonischen te horen waren (200 kHz, 400 kHz, enzovoort), ligt aan de pulsvorm van de oscillator. Vanwege de diode was die niet helemaal symmetrisch: de "hoog"-toestand duurde korter dan de " l a a g " toestand. In figuur 3b is dat ook heel duidelijk te zien. Welke boventonen een signaal bevatten en hoe sterk ze zijn, hangt af van de golfvorm. Dat is allemaal wiskundig aan te tonen, maar daar zullen we hier maar niet aan beginnen. Nog even iets over de opbouw van de schakeling: het best geschikt is de "digi-trainer"-print. Wie die niet heeft, kan de schakeling ook kwijt op een halve Elex-print, formaat 1 (figuur 5).

r

n r 50 OHI-O OX

»• Onderdelenlijst

"X/X/X/X/Xy

R1 = 330 Q PI = 1 kQ Cl = 4,7 ^F/16 V C2 = 10 nF Dl = 1N4148 ICl = 4713 SI = druktoetsschakelaar 1 Elex -print, formaat 1 voeding: 5 volt of een batterij van *,5 volt

L

J

kursus ontwerpen deel 3 In de vorige aflevering hebben we twee principiële eigenschappen van dioden behandeld. Ten eerste worden ze alleen geleidend als de aangelegde spanning de juiste polariteit heeft: in vaktaal heet dat de schakelfunktie. Ten tweede staat over een geleidende diode een spanning van 0,6 tot 0,8 volt, de drempelspanning.

vóór de gelijkrichter

achter de gelijkrichter

Door over de uitgang een flinke elektrolytische kondensator te hangen, kunnen we de pulserende gelijkspanning "afvlakken". Helaas heeft deze enkelfazige gelijkrichter een nadeel: de helft van het door de transformator geleverde spanningsperioden (de negatieve toppen van de spanning) wordt immers niet gebruikt.

Gelijkrichter Van de schakelfunktie van een diode wordt vaak gebruik gemaakt bij het gelijkrichten van een wisselspanning. Bijna ieder vanuit het lichtnet gevoed elektronisch apparaat heeft zo'n gelijkrichter nodig, omdat de netspanning een wisselspanning is; de polariteit ervan wisselt 100 maal per sekonde. spanning

1/100 s positief

/ / [^

\

"^

\

1/100 s

nogatief

Een bruggelijkrichter doet dat beter (figuur 4). Zowel bij positieve als bij negatieve periodehelften van de trafospanning gaan er telkens twee dioden geleiden; alle spanning komt in positieve vorm op de uitgang terecht (figuur 5). De afvlakkondensator heeft het nu ook gemakkelijker, omdat er minder "dalen" opgevuld moeten worden.

Bovendien is een spanning van 220 volt veel te hoog voor schakelingen die met transistors en IC's werken. Een netvoeding bevat dus een transformator, die via een zekering en een schakelaar met de lichtnetsteker verbonden is. gelijkrichter

transiormatOT

Aan de sekundaire aansluiting van de transformator ligt een wisselspanning van bijvoorbeeld 12 volt (figuur 2). Alleen als de bovenste aansluiting van die 12-volt-wikkeling positief is ten opzichte van de onderste, kan de diode stroom doorlaten. In het omgekeerde geval gebeurt er niets, de transformator is dan losgekoppeld van de uitgang. Aan die uitgang vinden we alleen de positieve helften van de wisselspanning. Een echte gelijkspanning is dat nog niet, maar in ieder geval is de polariteit nu konstant (figuur 3).

vóór de bruggelijkrichter

achter de bruggelijkrichter

Veel halfgeleiderfabrikanten bieden bruggelijkrichters aan die in één behuizing zitten, voorzien van vier aansluitingen. De type-aanduidingen geven de maximale spanningen en stromen aan. B 80 C 1500 bijvoorbeeld betekent dat de maximaal gelijk te richten spanning 80 volt mag bedragen bij een stroom van hoogstens 1500 mA. Soms staat de stroom dubbel aangegeven: B 40 C 3300/5000. Deze gelijkrichter

kan zonder koeling 3,3 A verwerken; wordt hij aan een koelplaat of aan het metalen chassis vastgeschroefd, dan kan hij tot 5 A belast worden. Dat een gelijkrichter warmte produceert, komt door de drempelspanning. Over de twee dioden, die telkens geleiden, is er een spanningsval van ongeveer 0,8 volt. Bij een stroom van 3 A is dat een vermogen van 2 X 0,8 V X 3 A = 4,8 W dat in warmte wordt omgezet. Deze warmte ontstaat kontinu, omdat er op ieder willekeurig moment één diodenpaar geleidt. Via de koelplaat of het chassis wordt die warmte beter afgevoerd, zodat dan een hogere stroom toelaatbaar is. Overigens moet met de drempelspanning ook nog in een ander opzicht rekening worden gehouden; de uitgangsspanning wordt er kleiner door. Bij bruggelijkrichters moet men op een verlies rekenen van zo'n 1,5 volt. Voor een 12-voltvoeding zou dus een trafo die 14 volt levert, geschikt zijn. Overigens kan de waacde van een wisselspanning op verschillende manieren worden gemeten. Meestal gaat men uit van de effektieve waarde, dat is de topspanning gedeeld door de wortel uit 2. Het aangeven van de topspanning heeft weinig zin, omdat die telkens maar kortstondig bereikt wordt (figuur 6).

8

effektieve spanning; 8,5 V (enkelvoudige gelijkrichter)

De maximale stroomwaarden die op gelijkrichters vermeld staan (achter de "C") zijn effektieve waarden. Het kan dus geen kwaad als tijdens de positieve en negatieve spanningspieken de stroom even wat groter wordt: gedurende de nuldoorgangen er tussenin hebben de dioden weer even de tijd om wat af te koelen.

Ontkoppeling Aan de hand van een voorbeeld zullen we duidelijk maken, wat ontkoppelen is en welke rol dioden daarbij kunnen spelen. De drie lampen van een verkeerslicht worden gestuurd door een elektronische timer. Dit verkeerslicht heeft, zoals dat bijvoorbeeld in Duitsland en Engeland gebruikelijk is, vier fasen: rood — rood/oranje — groen — oranje. De verbindingen tussen de vier uitgangen van de timer en de drie lampen lopen gedeeltelijk via dioden (figuur 9).

1 L

+12 V _

/

-12 V _

-220 V

\

tijd

(ïy~

\_

-310 V

effektieve spanning; 220 V Inet)

effel
De tekeningen in figuur 6 laten de samenhang zien tussen topwaarde en effektieve waarde bij de netspanning en bij een wisselspanning van 12 volt. Bij bruggelijkrichting blijft de effektieve waarde hetzelfde (figuur 7).

Zou men namelijk de uitgang "rood/oranje" direkt met de twee bijbehorende lampen verbinden, dan zouden de rode en de oranje lamp niet meer onafhankelijk van elkaar kunnen branden. D2 en D3 verhinderen echter dat de stroom van de ene lampaansluiting naar de andere loopt. Op het eerste gezicht zijn Dl en D4 overbodig, maar dat is niet zo. Ze zorgen er voor, dat een spanning aan de uitgang "rood/ oranje" niet op één van de uitgangen "rood" of "oranje" terecht kan komen. Ontkoppeling dus, zowel van de uitgangen als van de lampen. Een dergelijke schakeling noemt men een diodenmatrix. In logische schakelingen wordt er veelvuldig gebruik van gemaakt.

effektieve spanning; 12 V tbruggalijkricfiter) 84730X'7

Gaan we enkelfazig gelijkrichten, dus met behulp van slechts één diode, dan moeten we de effektieve waarde van de wisselspanning nogmaals delen door \/"2 om de effektieve waarde van de pulserende gelijkspanning te krijgen (figuur 8). Op die manier blijft er van de oorspronkelijke 12 volt nog maar 8,5 volt over, en dat wordt tot minder dan 8 volt gereduceerd door de drempeispanning van de diode. Maar dan zijn we er nog niet: de spanning na de afvlakkondensator kan weer heel anders uitvallen, meestal zelfs hoger dan de effektieve spanning! Als namelijk de voeding weinig of niet belast wordt, kan de kondensator lang de lading vasthouden, met als gevolg een hoge uitgangsspanning.

10

c»h -(^-©

O-H-' Logische poorten kunnen overigens ook met dioden gerealiseerd worden (figuur 10). Deze simpele schakeling voert een OR-funktie uit: verbindt men punt A of B (of allebei) met "plus", dan gaat lampje C branden. De dioden verhinderen dat stroom van A naar B of van B naar A kan lopen. Als de logica ingewikkelder wordt, is het gebruik van dioden niet meer zo aantrekkelijk; daarvoor zijn trouwens speciale IC's verkrijgbaar. In onze kursus "DIGI-taal" hebt u daar indertijd alles over kunnen lezen.

SWv;-"'-ii:n;r--^;;

«asaiiajf^^ ^^j^;_-^£^iii=

'"•"«•fcjï^a

^mm^mmmg"

^.mXttiimli^

^Sam. :k

^H

L

1.6

M U •

r

20

6 1 1 S)2

88

8 1

2.4 1 iM 10 1 112 <36 1 100

f

2.8

1 16 1 104

-'

M ^SSM U

«^^^^H

BLMJPUNKT ïïïWii'SmtiMatëm

^"^^^^^^"-'-'-^^^

feiten en fabels " W a t is in de praktijk maximaal haalbaar?". Wie het experiment uit "boventonen, hoorbaar en zichtbaar" (zie elders in dit nummer) heeft uitgevoerd, zal op deze vraag allicht een antwoord willen hebben. Welnu, wat in de proefschakeling gebeurde kan zich ook bij een gewone versterker voordoen: oversturing. Bij het experiment bleek dat de spanning nooit stijgt boven de drempelspanning (0,7 V) van de diode; maar minstens zo vanzelfsprekend is het dat de uitgangsspanning van een versterker nooit hoger kan worden dan zijn voedingsspanning. Maken we de ingangsspanning zo hoog dat de uitgangsspanning eigenlijk groter zou moeten worden dan de voedingsspanning, dan worden de toppen van het uitgangssignaal afgesneden. Hierdoor ontstaan dan de boventonen of harmonischen die in het aangehaalde artikel beschreven zijn. Figuur 1 laat zien wat er in dat geval met de golfvorm gebeurt. Deze voorstelling van zaken is overigens min of meer theoretisch: in werkelijkheid is het technisch onmogelijk dat de uitgangsspanning van een versterker het nivo van de voedingsspanning bereikt (er treedt namelijk spanningsverlies over de eindtransistors op). Maar het feit blijft dat het maximale vermogen dat een versterker kan leveren.

,^

W Wïïf'^Ê pï^

autoversterkers begrensd wordt door de waarde van de voedingsspanning. Bij een 12 V autoradio kan de uitgangsspanning zich tussen O V en 12 V bewegen; voor elk van de signaalhelften (positief en negatief) is daarom een topspanning van 6 V beschikbaar, dus 4,2 V effektief. Nu gaan we uitrekenen hoeveel vermogen de versterker kan leveren aan een luidspreker van 4 ohm: p _ ü ! _ (4.2 V)^ _ 18Vf ^ " R " 4Q ~ 4 S = 4,5 W (L^top:^ = - ^ j — ^ x V

= A x V

=

= W)

Dat valt tegen, nietwaar? Overigens is de grens van wat technisch haalbaar is

hiermee nog niet bereikt. Er bestaan namelijk versterkers die per kanaal zijn uitgerust met twee gekoppelde eindtrappen. Deze zogenaamde "brugschakeling" maakt het mogelijk de uitgangsspanning te verdubbelen (verdubbeling van spanning betekent een faktor vier in vermogen), zodat het (theoretisch) haalbare maximum 18 W bedraagt * ) . Een andere mogelijkheid om het vermogen op te voeren is: per kanaal twee luidsprekers van 4 ohm in parallelschakeling toepassen. In dat geval wordt elk kanaal met 2 ohm belast, zodat het dubbele vermogen vrijkomt, dus 9 W, resp. 36 W bij een brugversterker. Een goede autoradio kan die belasting van 2 ohm nog net verwerken.

BBf--^-^

Kritische lezers zullen nu tegenwerpen dat het sinusvermogen geen juiste maatstaf is als het te verwerken signaal uit muziek of spraak bestaat; het zogenaamde "muziekvermogen" ligt immers gewoonlijk hoger dan het sinusvermogen. Waar ligt dan de grens van het vermogen? Laten we aannemen dat de versterker aan een luidspreker van 4 ohm kontinu 12 V levert, een gelijkspanning dus. Uiteraard is er in dat geval niets meer te horen, maar in de luidspreker wordt dan wel het absolute maximum aan energie "verstookt". De stroom door de luidspreker bedraagt: 12 V 4 Q

3 A

Arme luidspreker! Het vermogen is nu maar liefst 12 V x 3 A = 36 W. Bij twee luidsprekers in parallelschakeling wordt dus 72 W geleverd. Nogmaals: deze getallen zijn puur theoretisch. Omdat de uitgang bij muziekweergave altijd een wisselspanning levert, kan de spanning over de luidspreker nooit kontinu 12 V zijn. Maar wie in de supermarkt een "60-WSuper-Auto-Booster voor 4-8 o h m " voor f 50,— heeft zien liggen, weet voortaan wat deze kreet waard is. *) Alleen zeer kostbare auto-hifiinstallaties die zijn uitgerust met een ingebouwde spanningsomzetter kunnen hogere vermogens ook in werkelijkheid leveren.

Compac-inbouwsysteem De West-Duitse fabrikant Schroff ontwierp een inbouwsysteem voor apparaten die op microcomputers worden aangesloten. Dit systeem kreeg de naam "Compac"; liet is zodanig uitgevoerd dat inbouw van willekeurige komponenten en euro-kaarten mogelijk is. De behuizing is van aluminium. De konstruktie Is stevig en zorgt bovendien voor betrouwbare afscherming van de kwetsbare onderdelen tegen elektrische storingen van bulten, bijvoorbeeld elektrostatische ontladingen.

Het betreft de serie CNY64, CNY65, CNY66. De isolatietestspanningen hebben een bereik van 8000 tot 15000 volt. De koppelfaktor Is 100%. Al deze typen voldoen aan de VDE/JEC normen. Nieuw is de opto-coupler type CNY21N. Dit type voldoet ook aan 'de normen voor toepassingen in explosievrije ruimten. B.V. Handelsmij. Malchus, Postbus 43, 3100 AA Schiedam (X 155M)

Uniel<e meettang met temperatuur- en frekwentiebereik

Voor speciale opstelling van een 9 inch beeldbuis en 554 inch dubbele floppy-drives zijn kunststof spuitdelen leverbaar. In het scharnierend deksel kan een toetsenbord worden Ingebouwd. In gesloten toestand is het zodoende beschermd tegen schade tijdens transport. Gebruikers die een andere frontindeling wensen kunnen kiezen uit twee mogelijkheden: a. een front zonder enige uitsparing dus een indeling naar eigen keuze óf b. de variabele indeling van de bestaande spuitvorm veranderen. Geveke Elektronica B.V., Postbus 652, 1000 AR Amsterdam (X 153M)

Opto-couplers voor hoge isolatiespanningen Zoals bekend heeft Telefunken een brede serie opto-couplers voor hoge isolatiespanningen in het programma. Niet het materiaal, maar ovenwegend de konstruktie van de komponent Is doorslaggevend voor de bedrijfszekerheid In toepassingen bij hoge spanningen.

Hioki introduceert thans de niéuwe digitale meettang model 3261-50 met naast de normale wisselstroom-, wisselspanning- en weerstandsbereiken, als extra een temperatuur- en frekwentiebereik. De uitlezing van deze tang, welke kompakt en lichtgewicht is uitgevoerd, geschiedt met een 3-talllg LCD. Het instrument is behalve het 10 A-bereik volledig auto-ranging, meet gemiddelde waarde, heeft de "peak hold"-funktie en kan de gemeten waarde middels een "data hold"-schakelaar op het display vastzetten. De 3261-50 is beveiligd tegen overspanning tot 600 V en heeft de bereiken 10/100/1000 A, 100/1000 V en 1 k/10 kohm met een nauwkeurigheid van 1 % van de uitlezing ( + 3 dgt.). Frekwenties kunnen gemeten worden tussen 10-300 Hz, met een nauwkeurigheid van 0,5%. Middels een aparte probe zijn temperatuurmetingen mogelijk tussen - 5 0 en 150°C. Deze ultramoderne meettang, die een maximale bekopening heeft van /^ 46 mm en rails van 50 x 20 mm kan omsluiten, heeft buitenafmetingen van 230 x 63 x 40 mm en weegt ca. 420 gram. Hij wordt kompleet geleverd met tas en snoeren en werkt op een 9 V-batterij. Ingenieursbureau voor Elektrotechniek In I. Hartogs, Strevelsweg 700/603, 3083 AS Rotterdam (X 154M)

Weerstanden

Hoeveel ohm en hoeveel farad?

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

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

L_J1[ïlrüBi ' 1

kleur zwart

J cyfer

Iw

2e cijfer

\

\ nullen

-

0

-

-

1

I

(1

± 1%

bruin rood

2

2

m

oranje

3

3

(XIO

geel

4

4

0000

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

violet

7

7

grys

8

8

-

wit

9

9

goud

-

-

zilver zonder

tolerantie in %

xO.I

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

(pico) (nanol (microl Imim ikilo) (Mega) IGigal

= = = = = = =

10-12 10-9 10-6 10-3 103 106 109

= = =^ = -

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

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

xO.01

± 10%

-

+ 20%

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 Q 10% geel-violet-oranje-z/lver: 47.000 Q = 47 kQ 10% (in Elexschema's: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 ÏÏ = 1,5 M£2 5 % (in Elex-schema's: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5 % ) . Tenzij anders aangegeven worden '74-wattweerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

chassis aan nul lichtnet aarde draad (geleider) verbindingen

Hh

-

±5%

massa

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 - 3,9 kQ - 3900 Q 4^i7= 4 , 7 M F = 0.000 0047 F

Kondensatoren

-

uitgang

-

±2%

±0.5%

ingang

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

kruising zonder verbinding

afgeschermde kabel

'rööiiooaWööo ^ "" roooM "• °'' ™""'* '=

schakelaar (open)

op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 - 1,5 nF; ^03 = 0 , 0 3 H F = 30 nF; 100 p (of nlOO of n1) - 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is o p g e b o u w d : f 0,40 tot f 1,50.

drukknop (open) aansluiting (vast) aansluiting (losneembaarï meetpunt

\o

gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoelige weerstand

Eïektrolytische kondensatoren

Potenti O meters oftewel potmeters worden met P aangegeven. Het zijn speciale weerstanden met een verstelbaar sleepkontakt. M e t dat sleepkontakt wordt een deel van de spanning die over de hele potmeter-weerstand staat, afgetakt. Met een schroevedraaier instelbare, zogenaamde instelpots, kosten ongeveer twee kwartjes; echte potmeters (met een as) zijn te koop vanaf ongeveer f 1,50.

^[^

(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen V F en lO.OOOfiF). 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 werkspanning van eïektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. De prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van 10^F/35 V kost zo rond f 0,40.

koptelefoon

luidspreker

spoel

spoel met kern

transformator

Variabele kondensatoren

relais (kontakt in ruststand)

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

draaispoelinstrument

gloeilamp • ^ potentiometer Ipotmeter)

neonlampje

- ^

zekering

Meetwaarden variabele kondensator

stereopotmeter

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

>F

Dioden

aangeduid met D, zijn de eenvoudigste Inalfgeleiders en kunnen het beste worden vergeleken met elektronische éénrichtings-wegen of fietsventielen. Ze geleiden de stroom slechts in één richting. Draai je ze o m , dan sperren ze. In doorlaatrichting valt er over de aansluitingen van een siliciumdiode een spanning van ca. 0,6 V (drempelspanning/. De aansluitfngen heten kathode (streepje in symbool) en anode. De kathode is meestal op het huisje van de diode aangegeven door middel van een gekleurde ring, een punt of een inkeping. 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.

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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

meestal afgekort tot " i C ' s " , bestaan tegenwoordig in zoveel varianten, dat er nauwelijks iets in het algemeen over te zeggen valt. De meeste IC's zijn ondergebracht in een DIL-behuizing (dual-in-line): de bekende zwarte " k e vertjes" met twee rijen pootjes. Vaak staan die pootjes trouwens iets te ver uit elkaar en moeten ze (voorzichtig!) wat worden bijgebogen, wil het IC in het voetje passen. O m vergissingen te voorkomen is pen 1 op het IC altijd gemerkt met een punt of een inkeping o.i.d.

©I

lamptB

•mittar

NPN-transistor

(-©—0— -1

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

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

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

;^H • !

LED's

Ilight emttting diodesl 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 m A . De kathode (streepje in symbool) herkent men aan het korte pootje. De goedkoopste LED's kosten zo ongeveer een kwartje.

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

Symbolen In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: NPN: BC 548, BC 549, BC 107 (108, 109), BC 237 (238, 239) PNP: BC 558, BC 559, BC 177 (178, 179), BC 251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële tekenafspraken ( D I N , NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn o p z ' n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens "&", " 5 1 " , " 1 " of "= 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar én blijft de aansluiting op de in het elektronicaonderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Elex

NEN

Speciale transistoren zijn bijvoorbeeld de fototransitor en de FET. De fototransistor kan opgevat worden als een fotodiode met versterker. De FET is een transistor die met een spanning (dus geen stroom) in geleiding gebracht kan worden. Zo als er bij een transistor NPN- en PNP-typen zijn, zo kennen w e bij FET's N- en P-kanaal-typen.

iW>ilr

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

o// l-otodiode

operationele versterker (opamp)

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

I & Jo-NAND poort

is eigenlijk een omgel<eerde LED; in plaats van licht te geven ontvangt deze diode licht e n levert een lichtafhanl<elijke s t r o o m . Prijs: vanaf ca. f 2,50. N-kanaal J-FET

O

(NEN-poort)

P-kanaal J-FET OR-poort (OF-poort)

Andere aktleve komponenten

Kapaciteitsdiode

^K^

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

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

NOR-poort INOF-poortI

.EXOR-poort (EX-OF-poortl

thyristor

•+

EXNOR-poort (EX-NOF-poortI

^