ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1985-21 issue may

MI&JZ3 e jaargang nr. 5 mei 1985 ISSN 0167-7349

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

Uitgave van: Eiektuur 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 het 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.P. Wijnen Vormgeving: C. Sinke

uit de inhoud: Globetrotters en verzekeringsadviseurs opgelet: In deze houder voor cassettebandjes zit een heuse alarminstallatie waarmee tenten kunnen worden beveiligd! Weliswaar kan met dit tentalarm niet worden verhinderd dat de ritssluiting wordt geopend, maar dat wordt dan wel met een luid gekrijs aan de omgeving kenbaar gemaakt. Het effekt laat zich raden. . . tentalarm

blz. 5-30

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

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

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

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

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

jaarabonnement 1985 Nederland België buitenland f 42,50 Bfrs. 840 f 58,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).

Of een equalizer voor een goed geluid noodzakelijk is, daarover verschillen de meningen. Feit is in ieder geval dat met deze equalizer iedereen zijn eigen sound bij elkaar kan mixen. mini-equalizer

blz. 5-33

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. 3 is van toepassing. Korrespondentie: In linker bovenhoek vermelden: TV technische vragen LP lezerspost HR hoofdredaktie AW adreswijzigingen ADV advertenties ABO abonnementen RS redaktiesekretariaat

Wedden dat deze kapaciteitsmeetbrug een hit wordt? Immers, met zo'n meetschakeling is men niet meer aangewezen op de soms toch wel heel merkwaardige opschriften die door sommige fabrikanten op de kondensatoren worden gezet. kapaciteitsmeetbrug blz. 5-36

elextra

5-04

komponenten

5-51

zelfbouwprojekten

ampèremeter voor netstroom Wie stroom wil sparen, moet eerst eens meten.

5-16

kaleidoskoop

5-24

over LED's en voorschakelweerstanden Hoe bepaal ik een voorschakelweerstand?

5-26

MD/mikrofoonversterker Nog een Elex-audio-bouwsteen.

5-15

'n tip Over het kopiëren van print-layouts.

5-29

kogelspel Wie balanceert de kogel naar de groene LED?

5-18

boekenmarkt

5-39

nieuwe produkten

5-43

LED-roulette De tien LED's van Vrouwe Fortuna.

5-21 meer-luidsprekersystemen Serie en parallel schakelen van luidsprekers.

5-48

reset-toets voor huiscomputers Ontsnap uit het vastgelopen programma met één druk op de knop.

5-28

tentalarm Anti-inbraakalarm voor kampeerders.

5-30

mini-equalizer Vijf potmeters zorgen voor de juiste toon.

5-33

kapaciteitsmeetbrug Een handig apparaatje om kondensatoren te meten.

5-36

recorder-omschakelaar Een geraffineerd kastje voor het omschakelen tussen twee cassette-recorders.

5-42

intoets-piep voor de ZX-81 Maakt elke druk op de toetsen hoorbaar.

5-44

grondbeginselen hoe zit dat? Waarom TL-buizen knipperen.

5-11

licht uit gas Zo werken fluorescentiebuizen.

5-40

polariteitsbeveiliging Over verschillende ompoolbeveiligingsschakelingen.

5-40

kursus ontwerpen, deel 7 Konstante spanningen en stromen.

5-46

informatie, praktische tips vier maal vier Wetenswaardigheden over vierlaags-halfgeleiders.

5-12

bij de voorpagina "Rien ne va plus". Zeggen we daarmee genoeg? Inderdaad, het Elex-printje op de voorgrond is een mini-roulette, waarbij je de kogel niet alleen kunt zien, maar ook horen. " 0 " , zult u nu misschien zeggen, "daarom die luidspreker". Niet helemaal, die luidspreker hebben we zo'n centrale plaats laten innemen, omdat het overgrote deel van de thema's in deze Elex op de een of andere manier met geluid te maken hebben. Eén van de uitzonderingen is het kastje boven de luidspreker: een ampèremeter voor energiebewuste elektriciteitsverbruikers.

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

Schema's

Lezersservice — Nog vragen of opmerkingen over de inhoud van Elex? Schrijf gerust als er iets niet duidelijk is. Het antwoord volgt zo snel moge lijk. 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.

Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de ge bruikte schema symbolen af van officiële teken afspraken (DIN.NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , " 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.

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 ) — 10~12 — een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10~9 = een miljardste ^ = (micro) = 10~6 = een miljoenste m = (milli) = 10 3 = een duizendste k = (kilo) = «P = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard

I*©«tta» 121 él9ö Jffi

Be«k Cl.)

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden: 3k9 = 3,9 k£2 = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6 800 000 Q 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4/J7 = 4,7 M F = 0,000 0047 F

De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde. Meetwaarden Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient men als richtwaarden op te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen mogen maximaal 10% van de richtwaarden afwijken. De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 20 kQ/V

Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen. Er zijn speciale Elex-printen voor ontwikkeld, in drie formaten: Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4: 16 cm x 10 cm (Europa-forrnaat) Elex-printen zijn goedkoper dan printen die speciaal en uitsluitend voor een bepaalde schakeling zijn ontwikkeld. Als je zorgt steeds een paar Elex-printjes in voorraad te hebben, kun je bij het verschijnen van een nieuw nummer altijd meteen met bouwen beginnen. Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de on-

.7

:.ï%

derdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. Vaste doorverbindingen zoals de koperbanen van Elex-printen staan er echter niet op. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen. Tip: Plaats alvorens te solderen al Ie onderdelen, aansluitpennen en eventuele extra doorverbindingen (draadbruggen) op de print. Kontroleer alles aan de hand van de plattegrond. Soldeer pas indien alles in orde is bevonden. Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaardonderdelen, die goed verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden %-watt-weerstanden gebruikt. De werkspanning van foliekondensatoren moet minstens 20% hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. Indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhanden is kan heel vaak gebruik worden gemaakt van een gelijkwaardig (ekwivalent) type. Geïntegreerde schakelingen (IC's) zijn vaak door verschillende fabrikanten van een in details afwijkend type-nummer voorzien.

O p A m p 741

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 "gedaanten" voor: M A741, LM 741, MC 741, RM 74„ SN 72741, enzovoorts. Het verdient aanbeveling om IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makkelijk vervangen worden).

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 a 30 watt-soldeerbout met een rechte 2 mm brede "longlife punt". 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 60% tin en 40% lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de uit de bevestigingsgaten stekende aansluitdraden. Zet de soldeerbout aan en maak de punt schoon met een vochtig doekje of sponsje. 4. Verhit de beide metalen delen die aan elkaar gesoldeerd moeten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeertin toe. Het tin moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 a 2 sekonden later de bout weg. Tijdens het afkoelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten opzichte van elkaar bewegen. Anders opnieuw verhitten. 5. Een goede soldeerlas ziet er uit

als een bergje met een rondom holle helling. 6. Kopersporen en onderdelen, met name halfgeleiders, mogen niet te warm worden. Zorg desnoods voor extra koeling door de te solderen aansluitdraad met een pincet vast te houden. 7. Knip uit de soldeerlas stekende aansluitdraden af met een scherpe zijkniptang. Pas op voor rondvliegende stukjes draad! 8. Zet de soldeerbout uit na het solderen en tijdens onderbrekingen die langer dan een kwartier duren. 9. Moet er soldeertin worden verwijderd? Maak dan gebruik van zg. zuiglitze. Verhit het te verwijderen tin met de soldeerbout. Houd het uiteinde van de litze bij het tin. De litze "zuigt" het tin nu op. 10. Oefening baart kunst. Weerstanden of stukjes draad zijn zeer geschikt als oefenmateriaal.

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

— Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig. Voel eventueel de aansluitdraden met een pincet aan de tand. Omdat men fouten die men zelf gemaakt heeft nu eenmaal gemakkelijk over het hoofd ziet, verdient het aanbeveling om iemand anders ook eens naar de opge bouwde schakeling te laten kijken. Het is geen gek idee om aan de hand van de opbouw het schema te tekenen en dit schema te vergelijken met het in Elex afgedrukte schema. Meet als volgende stap de voe dingsspanning en — indien opgegeven — de meetpunten. Bedenk dat de spanning van een bijna lege batterij snel daalt. Indien de fout in deze fase nóg niet is ge vonden moet de vakman erbij worden gehaald. De meeste verkopers in elektronicazaken zijn zelf ook aardig thuis in de amateur-elektronica en zullen u als klant zeker willen helpen (als het niet druk is). Bovendien kunt u gebruik maken van de technische vragenservice van Elex. Hoe duidelijker het probleem is omschreven, des te beter uw vraag kan worden beantwoord. Vergeet bijvoorbeeld niet om meetresultaten op te geven. Stuur geen schakelingen op. Elex repareert geen printen.

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

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

U zult ongetwijfeld wel eens bemerkt hebben, dat een gasontladingslamp, bijvoorbeeld een TL-buis, eerst enkele malen flikkert voordat ze definitief oplicht. Dit komt doordat de buis een bepaalde opwarmtijd nodig heeft, in dit artikel zullen we de werking van zo'n lamp bespreken. Hoe ziet ze er nu eigenlijk uit en hoe werkt ze? In de buis bevindt zich een onbrandbare kwikdamp. Aan de uiteinden zitten gloeidraden (elektroden) die als ze verwarmd worden, elektronen uitzenden. Deze komen in de kwikdamp terecht en omdat kwikdamp geleidt, loopt er dus een stroom van het ene uiteinde via het gas naar het andere uiteinde van de buis. Hierdoor licht het gas op. Overigens wordt de buis iets warmer ten gevolge van de stroom; ze wordt echter niet zo warm als bij een gloeilamp het geval is. ook bij een koude buis stromen elektronen door de damp. smoorspoe! L1
*

0

Tabel 1 kleur

0 ©

Figuur 2. LED's hebben een voorschakelweerstand nodig. De waarde van deze weerstand hangt af van de voedingsspanning en de gewenste LEDstroom. Tabel 1. LED's met verschillende kleuren hebben verschillende drempelspanningen. Bij het berekenen van de voorschakelweerstand moet hiermee rekening worden gehouden. In sperrichting kan een LED maar een kleine spanning verdragen.

t I

Figuur 1. De kathode van een LED is duidelijk te herkennen aan 3 kenmerken: de kathode heeft de kortste aansluitdraad, bevindt zich aan de afgevlakte zijde van de LED en is in de LED zelf te herkennen aan de grootste elektrode. Een LED dient altijd met de kathode aan de min van een spanningsbron te worden gelegd (denk aan KNAP: Kathode Negatief, Anode Positief)

rood rood (fel) geel

lichtsterkte mCd 1 3 2,5 2,5

LED-stroom mA 20 20 20 20

(440) (450) (É=50) ( 4 50)

LED-spanning V 1.6 2,2 2,4 2.7

(42,0) (43,2) (^3,2) (43,2)

max. sperspanning V

weerstand geldt de Wet van Ohm: U = I x R of I = ^ . Volgens deze wet van Ohm geldt dus dat de stroom in de kring afhangt van de voedingsspanning en van de weerstand. De formule I = U/R wil zeggen dat de stroom I die door de weerstand loopt, zich richt naar de spanning U over de weerstand en de weerstandswaarde R. De dimensionering is: stroom I in A, spanning U in V en de weerstand R in Q 1 = 1 V/A). Laten we aannemen dat de drempelspanning van de LED uit figuur 2 2,2 V is, en dat de weerstand R = 100 Q. Dan volgt daaruit:

Tabel 2. Deze waarde moet de voorschakelweerstand afhankelijk van de bronspanning, type LED en LED-stroom hebben. Weerstandswaarde en vermogen zijn afgerond tot standaardwaarden. Hierdoor wijken de echte stroomwaarden iets af van de in de tabel aangegeven waarden. De laatste regel maakt duidelijk dat het onverstandig is om LED's aan te sluiten op het lichtnet. De totale energie van de schakeling met LED en voorschakelweerstand w o r d t in de weerstand in warmte omgezet.

U = 4,5 V -

2,2 V =

2,3 V. 23V 100 Q - 0,023 A 23 mA. 23 mA is een bruikbare waarde die maar weinig afwijkt van de typische waarde van 20 mA. Hoe hoger de LED-stroom, hoe groter de lichtopbrengst van de LED is. Een normale LED kan een stroom verdragen tot max. 50 mA. In de meeste gevallen zal men bij

het ontwerpen van een LED-schakeling uitgaan van een bepaalde gewenste stroom. Voorbeeld: de LEDstroom in figuur 2 moet 40 mA worden in plaats van 23 mA. Omdat we nu de weerstand R moeten berekenen schrijven we de Wet van Ohm om tot R We krijgen dan: R

I'

2,3 V

2,3

40 mA

0,04

57,5 Q. In de praktijk zal men een standaardwaarde van 56 Q gebruiken. Om U wat rekenwerk te besparen hebben we enige vaak gebruikte waarden van voorschakelweerstanden bij verschillende bedrijfsspanningen afgedrukt in tabel 2. Ook is aangegeven welk vermogen de weerstand moet kunnen verdragen, want de stroom door en de spanning over de weerstand zorgen er voor dat hij warm wordt en dat is iets waartegen een weerstand maar in beperkte mate bestand is. Bij hogere spanningen moet men weerstanden gebruiken met grotere vermogens. Om dit vermogen zelf uit te rekenen maakt men gebruik van de formule: P = I x R waarbij

P in watts wordt weergegeven, I in A en R in Q. In ons laatste voorbeeld is het vermogen: P = (40 mA) 2 x 56 Q = 0,04 A x 0,04 A x 56 Q = 0,09 W = 90 mW. Het rendement, dus hoeveel licht men voor hoeveel elektrische energie krijgt, ligt bij LED's met 5 . . .10% behoorlijk hoog. Dit rendement wordt echter door het energieverlies in de voorschakelweerstand teniet gedaan. Het is daarom niet aan te bevelen om LED's aan te sluiten op hogere spanningen. De regel "220 V " (gelijkstroom!) in tabel 2 dient dus eigenlijk meer als afschrikking. Hoe LED's toch zijn aan te sluiten op 220 V wisselstroom zullen we in het volgende nummer uit de doeken doen.

*GaAs = gallium arsenide, het halfgeleider materiaal waar LED's uit gemaakt w o r d e n .

Tabel 2

Lichtkleur LED-spanning LED-stroom voedingsspanning 3 V 4,5 V 5 V 6 V 7,5 V 8 V 9 V 10 V 12 V 15 V 18 V 20 V 220 V ( = !)

r o o d (standaard) 1,6 V 10 m A

150 Q / i / 8 270 Q/1/8 330 Q/1/8 470 Q/1/8 560 Q/1/8 68 Q/1/8 680 Q/1/8 820 Q/1/8 1 kQ/1/8 1,2 k Q / 1 / 8 1,5 k Q / 1 / 4 1,8 k Q / 1 / 4 22 k Q / 5

r o o d (fel) 2,2 V 10 m A

20 m A W W W W W W W W W W W W W

68 Q/1/8 150 Q/1/8 180 Q/1/8 220 Q / i / 8 270 Q / 1 / 8 330 Q / 1 / 4 390 Q / 1 / 4 390 Q / i / 4 470 Q/1/4 680 Q/1/2 820 Q/1/2 1 kQ/1/2 10 k Q / 5

W W W W W W W W W W W W W

82 Q/1/8 220 Q/1/8 270 Q / 1 / 8 390 Q / i / 8 560 Q / i / 8 560 Q / i / 8 680 Q/1/8 820 Q/1/8 1 kQ/1/8 1,2 k Q / 1 / 8 1,5 k Q / 1 / 4 1,8 k Q / 1 / 4 22 k Q / 5

geel, g r o e n 2,4 V 20 m A

W W W W W W W W W W W W W

39 Q/1/8 120 Q / i / 8 150 Q / i / 8 180 Q/1/8 270 Q/1/8 270 Q/1/8 330 Q/1/4 390 Q/1/4 470 Q/1/4 680 Q/1/2 820 Q/1/2 820 Q/1/2 10 k Q / 5

10 m A

W W W W W W W W W W W W W

56 Q/1/8 220 Q/1/8 270 Q/1/8 330 Q/1/8 470 Q / 1 / 8 560 Q / 1 / 8 680 Q / 1 / 8 820 Q / 1 / 8 1 kQ/1/8 1,2 k Q / 1 / 8 1,5 k Q / 1 / 4 1,8 k Q / 1 / 4 22 k Q / 5

20 m A

W W W W W W W W W W W W W

27 Q / i / 8 100 Q/1/8 120 Q / 1 / 8 180 Q / 1 / 8 270 Q / 1 / 8 270 Q / 1 / 8 330 Q/1/4 390 Q/1/4 470 Q/1/4 680 Q/1/2 820 Q/1/2 820 Q/1/2 10 k Q / 5

W W W W W W W W W W W W W

reset-toets voor huiscomputers

takt maakt zolang hij wordt ingedrukt. Als de schakelaar klein genoeg is kan hij bij de ZX-81, en ook bij de Spectrum, in de kast gemonteerd worden. Let bij het solderen op dat geen kortsluiting ontstaat met de aangrenzende kontakten!

C o m m o d o r e VIC 20 en C-64 Ook de CPU's die door Commodore worden toegepast (de 6502 in de VIC 20, en de 6510 in de C-64) beschikken over een resetaansluiting, maar deze funktioneert op een andere

1 SPECTRUM

| f"

• I

1.J i|

ZX-81

s (

! J 2- | | I | | | I |

Figuur 1. De aansluitingen die we voor de reset-toets nodig hebben bevinden zich bij de ZX-81 en de Spectrum op de uitbreidingsbus aan de achterzijde van de behuizing. Het aansluiten van de draden doet men bij voorkeur aan de binnenzijde. Houdt hierbij de sol deerlassen zo ver bij de sleuf vandaan dat een uitbreidingsmodule nog zonder problemen kan worden

* ROMCSl A4| ASl A6l A7| A8i A9| A10| Alll A12| A13| A14l A15l

| N

IS"

| 1

|NMi

A2|

|D3

" >•

|06 1 |02 1 |D1 | | 0 V I |D0 inkeping | inkeping |RAMCS | 9 V | AOl

ï 1 ovj

5 V |

1 1

lol \El

l£j

A1|

.

rèi

|ÏNT |D4

|D7

"' A9 |

| A10 I A8 I RFSH | MÏ I -12 V 1 +12 V I WAÏT j -5 V I WR | RD v i | ÏÖRÜQ v | | MEMREO. Vidao | | HALT 0V | 1 lORQGE | 1 A3 | | D4 | D3 AI i i | DS A0 | | D6 CK | | D2

|J i l

P

, J 1

|

|

OVA 1 oi

0 V | | DO inkeping inkeping 9V | 5 V | |D7 A12 I | A13 A14 j f A15

">

co

1

1

BUSAK | ROMCS 1 A4 | A5 1 A6 1 I A7 | 1 RESET^ • BUSRQ | u |

LRESET I 1 BUSRQ V|WAIT ^ ^ | BUSAK ] >v |WR ^ | RD 1 |ÏÖ~RQ 1 |MREQ | [771 JHATT J lol

A3|

V"

I •

—l |

IRFSH

-1 A

11II

Deze computers mogen dan tot de best verkochte produkten van de fabrikant behoren, maar een resettoets hebben ze geen van

Deze is zowel bij de Spec trum als bij de ZX-81 verbonden met de uitbreidingsbus. Zodra deze reset-pen aan massa wordt gelegd, onderbreekt de processor zijn werkzaamheden. Wordt nu de massaverbinding weer opgeheven, dan start het programma bij het eerste ROM-adres waar de initialïseringsroutine begint. Er wordt bepaald hoeveel geheugenruimte beschikbaar is, en vervolgens wordt deze volgeschreven met nullen. Het inbouwen van een reset-toets is eenvoudig; figuur 1 toont de bedrading. Kies voor de reset-toets een schakelaar die, net als de knop van een deurbel, kon-

derdel

Sinclair-Spectrum en -ZX-81

beide. Misschien heeft men bij Sinclair gedacht dat de opzet van het systeem een reset-toets overbodig maakt, omdat men door het uittrekken van de net- of voedingssteker hetzelfde resultaat bereikt. Maar toch loont het de moeite een dergelijke toets in te bouwen. Ten eerste laat de computer zich dan makkelijker bedienen, ten tweede wordt zo elke schade die door een onderbreking van de voedingsspanning zou kunnen ontstaan bij voorbaat uitgesloten. De CPU die in beide computers is toegepast (de Z80 A) beschikt wel degelijk over een reset-aansluiting.

23A

De laatste regel van een zelfgeschreven programma is ingevoerd. De verwachtingen zijn hoog gespannen als tenslotte de ENTER- of de RUN-toets wordt ingedrukt. Wat zal zich op het beeldscherm gaan afspelen? Helaas! Van de verwachte grammofoonplatenkatalogus is niets te bekennen. Wij kijken beteuterd naar een leeg beeldscherm en moeten konkluderen dat er bij het programmeren iets is misgegaan. Het kan zelfs gebeuren dat de computer op geen enkele maatregel meer reageert, ook niet als we hem via de BREAK- of RETURN-toets tot de orde proberen te roepen. In dat geval is hij doorgaans in een eindloze lus terecht gekomen waar hij zonder noodgrepen van onze kant niet meer uit komt. Bij sommige huiscomputers zijn we dan aangewezen op een paardemiddel: de netsteker uit de kontaktdoos trekken en vervolgens er weer in steken; (nee, een netschakelaar is niet altijd aanwezig, want sommige fabrikanten vinden zo'n ding overbodig). Het zal echter duidelijk zijn, zelfs voor beginners op het gebied van de computertechniek, dat we door deze procedure de informatie die in de RAM was opgeslagen voorgoed zijn kwijtgeraakt.

U. Schutte

|

>

1

l

f

SERIAL l/O

Figuur 2. De weerstand van 220 Ohm die met de schakelaar in serie is geschakeld, is bij de Commodore niet nodig. De serial l/O-bus telt slechts enkele aansluitingen, zodat de kans op vergissingen niet groot is. Als w e de draden aan de soldeerlippen van de bus willen solderen is het ook hier noodzakelijk de kast te openen. De tekening geeft het buitenaanzicht van de bus. Figuur 3. Deze tekening laat zien waar het resettoetsje bij de w a t nieuwere modellen moet worden aangebracht.

manier. Ook deze processoren onderbreken hun werk als de reset-pen met massa wordt verbonden, maar daarna wordt, anders dan bij de Z80, opnieuw gestart door de laatste geheugenplaats te onderzoeken. Hier is de "Reset Vektor" ondergebracht, die gekoppeld is aan het initialiseringsprogramma van de ROM's. Dit programma schrijft echter het werkgeheugen niet vol met nullen, zodat de aanwezige gegevens behouden blijven.

Veel elektronica-tijdschriften (onze grote broer Elektuur bijvoorbeeld) drukken bij hun schakelingen ook printontwerpen af. Zwart op wit staat daar precies aangegeven, hoe de koperbanen moeten lopen. De lezer hoeft het ontwerp alleen nog maar over te brengen op een lichtgevoelige printplaat; na het ontwikkelen, etsen en boren is de print dan klaar. Nu levert dat overbrengen nogal eens wat problemen op. De mooiste methode is het maken van een tussennegatief; jammer genoeg is dat ook de duurste. Wij

A

B

C

D

E

F

H

3

K

L

M

N

Programma's in machinetaal kunnen zonder verdere procedures weer gestart worden. Bij programma's in BASIC dient echter op het volgende te worden gelet: bij het indrukken van de reset-toets worden de beide eerste bytes (de zgn. "Linkbytes") gewist. Om de listing en de editing van het programma weer op te kunnen pakken moeten we eerst met behulp van een POKE-instruktie de uitgewiste informatie herstellen. Bij de C-64 gaat dit als

volgt: POKE 2050, 10 (RETURN) 0 REM (RETURN) Bij "oudere" Commodorecomputers is de resetaansluiting verbonden met de serial-l/O-bus. Figuur 2 toont om welke kontakten het gaat. De draden van de schakelaar kan men het beste op de aansluitlippen van de bus (dus aan de binnenzijde van de kast) solderen. Wie de kast liever niet open maakt, kan de schakelaar aan een passende steker solderen.

Bij de wat recentere C-64-modellen moet het resetkommando via de userport worden gegeven, omdat is gebleken dat resetten via de l/O-bus soms storingen in de randapparatuur veroorzaakt. Waar bij deze machines het resetknopje moet worden aangebracht, zien we in figuur 3 (print van achteren gezien): tussen pen 1 (massa) en pen 3 (RESET). C-64-bezitters dienen dus eerst met een draadbrugje of zo na te gaan waar bij hun machines de reset-aansluiting zit.

hebben het eens geprobeerd met een kopieerapparaat en dat leverde sukses op. Als u kunt beschikken over een apparaat waarmee behalve normale kopieën ook transparanten voor overheadprojektoren kunnen worden geproduceerd, dan zit u waarschijnlijk goed. Het enige probleem is de dekking: lichtgevoelige printplaten hebben een zeer kontrastrijk negatief nodig. Dat is echter eenvoudig op te lossen door drie of vier transparanten precies op elkaar te leggen. Let er dan wel op, dat er geen stofdeeltjes tussen de afzonderlijke lagen terechtkomen; dat zou een onscherp resul-

taat kunnen opleveren. Om bij het belichten onscherpte te voorkomen, moet het licht zo verticaal mogelijk door de transparanten heen schijnen; hang daarom de lichtbron hoog.

Grotere vlakken worden bij het kopiëren vaak niet voldoende gedekt. Dat kan eenvoudig worden gekorrigeerd met een watervaste viltstift.

tentalarm Voor de zonnebrandliefhebbers onder ons wordt het langzamerhand weer eens tijd om de tent tussen de mottenballen vandaan te halen voor een uitgebreide inspektie, alvorens op weg te gaan naar het zonnige zuiden. Die zon heeft helaas ook zijn schaduwkanten; er lopen daar nogal wat mensen rond die het hebben voorzien op uw eigendommen. En aangezien het een koud kunstje is om in te breken in een tent, is een alarminstallatie een investering die zichzelf in korte tijd terugbetaalt. Het hier beschreven alarm is licht en zo klein, dat het in een kassettedoosje past. Ondanks dat produceert het een aanzienlijk lawaai.

Het principe De tent wordt beveiligd door een draad, die met de ingangen A en B van de schakeling een gesloten stroomkring vormt (figuur 1). Als deze kring ergens wordt onderbroken,

beginnen de beide oscillatoren N1 en N2 te werken, en uit de zoemer klinkt een enerverend gepiep. Hoe harder dat klinkt, des te groter is de kans dat de ongenode gast wordt verjaagd of dat u en uw medekampeerders worden gealarmeerd. Daarom wordt het oscillatorsignaal door N3 en N4 nogmaals versterkt.

De schakeling Het signaal wordt opgewekt door de beide Schmitttriggers NI en N2, die hier als blokgolfoscillatoren geschakeld zijn. Het uitgangssignaal wordt via een weerstand en een met massa verbonden kondensator teruggekoppeld naar een van de ingangen. Met behulp van de potmeters kan de frekwentie worden beïnvloed. Als de verbinding van A naar B onderbroken is, ligt ingang 12 van N1 via R1 aan de voedingsspanning. Dat betekent dus een logische " 1 " op die ingang. De

andere ingang van de poort, pen 13, ligt logisch op " 0 " omdat kondensator C1 niet geladen is. Volgens de waarheidstabel voor een NAND-poort (figuur 1) resulteert dat in een " 1 " op de uitgang van die poort. Door deze spanning wordt via P1 en R2 kondensator C1 opgeladen. Pen 13 wordt daardoor " 1 " . Nu zijn beide ingangen logisch " 1 " , zodat de uitgang " 0 " wordt. Daardoor wordt C1 ontladen en

het hele procédé herhaalt zich van voren af aan. Hetzelfde verhaal geldt natuurlijk voor de andere NAND-poort; alleen ligt daar de frekwentie veel lager, omdat de waarde van C2 veel groter is. De uitgangssignalen van N1 en N2 worden door N3 gemengd en versterkt. Dat mengen gaat als volgt: als aan ingang 1 van N3 een logische " 1 " ligt, wordt het van N1 afkomstige signaal

Figuur 1. Deze alarmschakeling is zo klein, dat hij in iedere tent een plaatsje vindt.

-s c:: •/f

Waarheidstabel (IMAND)

aansluiting

N1 . . . N4 = 4093

^Ë>

1

2

3

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 0

doorgelaten en geïnverteerd. Dat laatste betekent dat een " 1 " een " 0 " wordt en omgekeerd; zie het gerasterde vlakje in de waarheidstabel. Een logische " 0 " op pen 1 heeft tot gevolg dat de uitgang van N3 te allen tijde " 1 " blijft. Het signaal van N1 wordt dan dus niet doorgelaten. Zoals gezegd oscilleert N2 in een langzaam tempo. Daardoor wordt het signaal van N1 beurtelings even doorgelaten en even "afgeknepen". Het resultaat is een ritmisch onderbroken pieptoon. Bij de versterking speelt N4 een rol. Diens uitgang is altijd logisch tegengesteld aan die van N3; met behulp van de waarheidstabel is dat gemakkelijk na te gaan. Daardoor verdubbelt de geluidssterkte, omdat het membraan van de zoemer vanuit de rusttoestand zowel naar binnen als naar buiten bewogen wordt. Ook een nauwkeurige afregeling van P1 loont zeer de moeite; het zoemertje maakt het meeste spektakel als het de kans krijgt om op zijn eigen resonantiefrekwentie te werken. Een derde truc om de geluidssterkte te verhogen is het aanbrengen

van een resonantieruimte boven de zoemer, die dan als klankkast dienst gaat doen; daarover straks meer. Het stroomverbruik van de schakeling is te verwaarlozen: 60 uA in rust en 1,4 mA tijdens het piepen. Ondanks dat verdient het aanbeveling éénmaal per jaar de batterijen te vernieuwen. Ook van niet gebruikte batterijen loopt de kwaliteit langzaam maar zeker terug. S1 dient om het alarm in te schakelen als u de tent verlaat of wilt gaan slapen. Met dezelfde schakelaar kan het alarm ook tot zwijgen worden gebracht.

Montage De afmetingen van het alarm kunnen zelfs voor een fanatieke lichtgewichtkampeerder geen bezwaar zijn: inklusief de voeding past de schakeling in een leeg cassettedoosje. Vier penlightcellen kunnen er precies in. Aan beide zijden is dan nog ruimte voor een stukje printplaat dat als kontakt dienst kan doen (figuur 2). Op het plaatje waaraan de voedingsdraden komen, moet de koperlaag in het midden worden onderbroken. Als de batterijen niet klemmend passen, kunnen wat klod-

ders soldeer op de koperlaag wonderen verrichten. De schakeling zelf past op een halve Elexprint. Zaag de print door en werk de kanten glad af vóórdat u de onderdelen monteert. Vóór de definitieve inbouw moet de schakeling getest worden. Het weer loswurmen van vastgelijmde onderdelen die defekt blijken is namelijk niet zo'n prettig karwei. Als alles in orde is moet er in het doosje een klankopening gemaakt worden voor de zoemer en twee gaten voor de schakelaar en het chassisdeel. Dan kan alles in elkaar gezet worden. Het vastlijmen van de zoemer moet voorzichtig gebeuren; er mag geen lijm in het inwendige komen. Ook de print kan met lijm en afstandsbusjes (of stukjes hout) in de behuizing worden aangebracht. Het chassisdeel en de schakelaar worden in de daarvoor bestemde gaten vastgeschroefd. De eerder genoemde "klankkast" bestaat uit een stukje printplaat (zónder gaatjes!) dat met behulp van twee houten of plastic blokjes boven de klankopening wordt aangebracht. De zich

r

f

;?§f

[ * # • F® m # * • 1

6

•

.: .

: ' :

:

:

:

::

Ï IWIIPUWHIIHI i»

•••»»!

Onderdelenlijst R1 = 100 kQ R2.R3 = 10 kQ P1,P2 = instelpotmeter 100 kQ C1 = 6,8 nF C2 = 22 H F / 1 6 v IC1 = 4093 Diversen:

Figuur 2. Wat is onopvallender dan een musicassette? Niemand vermoedt dat daar een alarmschakeling in zit. De batterijen zijn in serie geschakeld {+ aan —). De kontakten bestaan uit stukjes printplaat. Figuur 3. De opbouw van de schakeling is erg eenvoudig. Gebruik wel een IC-voetje en zet het IC er goed in!

S1 = miniatuurschakelaar aan/uit Bz = piëzo-zoemer (PB 2720, Toko) 1 steekplugje met chassisdeel 4 batterijen 1,5 volt (penlight) 2 karabijnhaakjes aluminiumfolie dubbelzijdig kleefband 1 leeg musicassettedoosje 1 Elexprint, formaat 1 Kosten: ca. f 25, - inkl. print

Figuur 4. Zo zou de schakeling kunnen worden aangesloten. De stroom loopt van aansluiting A via de karabijnhaken en de foliestrip naar aansluiting B. Wordt de stroomkring ergens onderbroken, dan gaat het alarm af.

in de tussenruimte bevindende lucht gaat meeresoneren en geeft zo extra geluidsversterking. Regel daarna P1 opnieuw af op maximale geluidssterkte. De afregeling van P2 is niet kritisch: die regelt alleen de lengte van de pieptoontjes en dat is een kwestie van persoonlijke smaak.

Inbouw Het grote probleem is: Hoe maken we een stroomkring die zeker wordt onderbroken als een onbevoegde probeert de tent binnen te dringen? Een mogelijke oplossing is gegeven in figuur 4. Daar fungeert een lange strip aluminiumfolie als stroomkring. De folie is met behulp van dubbelzijdig plakband rondom aan de binnenkant van het tentdoek bevestigd. Als iemand het tentdoek doorsnijdt, snijdt hij ook de foliestrip door. Een draadje is minder kwetsbaar dan de strip aluminiumfolie, maar heeft

daardoor juist het nadeel dat het misschien niet doorgesneden wordt, omdat het te veel weerstand biedt. De ene kant van de folie kan via een draad direkt worden verbonden met het plugje, dat in de ingang van het alarm gaat (aansluiting B in figuur 4). Met de andere kant moeten eerst de ritssluitingen nog worden beveiligd. Twee draden worden voorzien van metalen karabijnhaakjes waarmee de trekkers van de ritssluitingen bij elkaar worden gehouden. Eén van die draden komt aan de nog niet aangesloten kant van de folie, de andere gaat naar aansluiting A. De stroomkring moet dan gesloten zijn. Enig experimenteren zal nog wel nodig zijn; tenslotte is de ene tent de andere niet. Pas als u er zelf niet meer in slaagt de tent binnen te komen zonder dat het alarm afgaat, kunt u met een gerust hart op vakantie gaan, de zon tegemoet.

De begeerde boxen zijn gekocht en staan eindelijk in de huiskamer. Iedereen zit voor de audio-installatie (natuurlijk op de juiste afstand) en wacht vol spanning op de werkelijk fantastische klanken die zo dadelijk uit de boxen zullen klinken. Jammer genoeg is de kwaliteit van het geluid niet zo goed als bij de demonstratie van deze boxen in de hifi-winkel. Hier kan men natuurlijk iets aan doen! Zo kunnen bijvoorbeeld de boxen anders opgesteld, de meubels verplaatst en nieuwe gordijnen of tapijten gekocht worden. De vraag is echter of de huiskamer als zodanig dan nog te herkennen is. Men kan bovendien niets veranderen aan het feit dat iedere ruimte een meer of minder grillige akoestiek heeft (figuur 1). Er zijn snobs, die dadelijk een andere woning zoeken of zelfs hun huis rond de hifi-installatie bouwen! Een veel realistischere oplossing vormt een zogenaamde equalizer. Hiermee kan men niet-lineair gedrag van audioapparatuur of een ongunstige akoestiek korri-

mini-equalizer geren. Een equalizer is dus een komfortabele geluidsregelaar, waarmee men "verbogen" frekwentiekarakteristieken weer recht kan maken. Audiohobbyisten meten eerst de akoestiek en

kompenseren dan met behulp van een equalizer de dalen en bergen in de karakteristiek (figuur 2). In het ideale geval ontstaat dan een rechte lijn (figuur 2c). Zo'n rechte lijn bereikt men

alleen (als men ze al bereikt) voor één plaats in een ruimte. Het is namelijk zeer lastig om het direkte geluid uit de boxen en het indirekte geluid, dat door alle mogelijke voorwerpen wordt

Figuur 1. In werkelijkheid worden het direkte en het indirekte geluid in een gewone huiskamer nog veel vaker weerkaatst. +10'

©

o-10

5k

10k

- f (HZÏ

20k

85627X-2

Figuur 2. Voorbeeld van een volledige korrektie van een frekwentiekarakteristiek met behulp van een equalizer. De grillige karakteristiek in figuur 2a kan in principe gekompenseerd worden door een anti"kromme" equalizerkarakteristiek (figuur 2b). Ideaal, maar bijna niet te bereiken, is de derde kurve.

15V

ft f.

#-© P.ÖÖ'-L '

'

in

R9

C5

L.1

C6

R10

R15

100k | — I I — f H 100k| 680P | C 1 1

n

|680P

llOk log o •*'

R11 I

C7S ||2n2

R1 6 •

lOOkl-t—II—|—1100k | C7b llOklog 330Pir|^i2T^12b

II

2n2 |33Qp

Figuur 3. Principeschema van een equalizer met vijf banden. i

dooi-laatgebied

r

Figuur 4. Dit is de geïdealiseerde karakteristiek van een banddoorlaatfilter.

i

i

i

l i i

u i\ i \ i \ i V

frekwentie (Hz)

gereflekteerd, gelijktijdig te korrigeren. Bovendien interpreteert het menselijke oor niet alle frekwenties op dezelfde manier. Het frekwentiebereik van de spraak (300 Hz tot 5 kHz) is bijvoorbeeld heel kritisch, omdat grote korrekties in dit bereik vaak als vervormingen worden waargenomen. Deze korrekties zijn daarom niet aan te bevelen. De mini-equalizer in dit Elexartikel is voor zulke toepassingen uiteraard niet geschikt. Hij is wel goed te gebruiken bij audioexperimenten, omdat hij toch nog vijf banden heeft. Dit betekent dat het audiospektrum is verdeeld in vijf, afzonderlijk in te stellen bereiken. Met de potmeters P1. . . P5 kan men de frekwentiekarakteristiek meer of minder sterk kompenseren. Het principeschema van de schakeling (figuur 3) toont eerst een ingangsbuffer (T1). Deze "transformeert" de hoge ingangsimpedantie van ongeveer 50 kQ tot een lagere bronimpedantie voor de filters. Het wisselspanningssignaal aan de uitgang van C2 wordt verdeeld over de vijf potmeters met de bijbehorende filternetwerken. Zo'n netwerk bestaat uit een hoogdoorlaatfilter dat verbonden is met een laagdoorlaatfilter. De onderdelen PI, R9, C5, C10 en R14 vormen één banddoorlaatfilter (figuur 4); de andere filters (met potmeters P2. . . P5) zijn in principe hetzelfde opgebouwd. De kondensatoren hebben echter andere waarden. Dit moet ook, omdat de aangeboden frekwentieband immers in vijf op elkaar aansluitende gebieden moet worden verdeeld. Door de verschillende kondensatorwaarden hebben de filters ook verschillende middenfrekwenties: 10 kHz; 2,5 kHz; 625 Hz; 155 Hz en 40 Hz. De middenfrekwentie frj ligt bij een banddoorlaatfilter in het midden van het

doorlaatgebied (figuur 4). Deze frekwentie wordt ook resonantiefrekwentie genoemd en wordt als volgt berekend: fn

1 R

De uitgangssignalen van alle netwerken worden tenslotte weer samengevoegd: de weerstanden R14. . . R18 zijn op dezelfde verbinding aangesloten. Omdat het uitgangssignaal van de filters zwakker is dan het ingangssignaal (potmeters in de uiterste stand), moet het door T2 en T3 weer worden versterkt. Het signaal heeft dan uiteindelijk weer een sterkte die net zo groot is als aan de ingang. Voor de montage hebben we deze keer een iets grotere print (formaat 2) nodig, omdat alleen al de filters relatief veel plaats innemen. Figuur 6 laat de montage zien van de schakeling op de print. Deze montage is overigens heel eenvoudig: slechts één draadbrug naast T2 en één gepoold onderdeel (C2). Men kan het beste schuifpotmeters gebruiken, die met montagedraad en draadbusjes op soldeerpennen (in figuur 6 genummerd van 1 tot 5) aangesloten worden. De gehele schakeling kan in een klein kastje worden ingebouwd. Degene die het heel professioneel wil aanpakken, kan nog schaalverdelingen op de frontplaat aanbrengen. Men kan deze schalen er op schilderen of graveren, of met afwrijfletters aanbrengen. Met een spuitlak kan de schaal gefixeerd worden. Figuur 5 toont een mogelijke schaalverdeling.

Figuur 5. Zo kan het front van een equalizer er uitzien. Figuur 6. De montage van de schakeling op de print (for maat 2). Onderdelenlijst: ) Q - f r t i 3 KOQ

m-L (JT

C14

{mëT-OÓ

Op

coJLaragJ

II- ^ _ _ ^ U T O — I R 1 7 h—OO

3 OO-GÏ2OOOO

ci3 O-jf-O

C7a _ ~

ö"=-o ISO

S^Xf

O H H 1 0 >QO_in

o—msn—d5uo|K> -IO

OHR8

KK^m

H» » » « » D H « * « r—»n

°H°

R1.R2 = 150 kQ R3.R6 = 1 kQ R4 - 330 kQ R5 = 33 kQ R7 = 5,6 kQ R8 = 220 kQ R9.. R18 = 100 kQ P I . . . P5 = schuifpotmeter 10 kQ log. C1 = 820 nF C2

=

10 H F / 2 5 V

C3 = 470 nF C4 = 100 pF C5.C10 - 150 pF C6.C11 - 680 pF C7a,C7b,C12a, C12b = 2,2 nF + 330 pF C8,C13 = 10 nF C9.C14 = 39 nF T1.T2 = BC549C/550C T3 = BC 559C/560C Diversen: 1 standaardprint formaat 2 voedingsspanning: 12. . . 15 V bromvrije gelijkspanning uit net of batterij, stroomverbruik ca. 15 mA Kosten: f 45, — inkl. printen

Vindt u het ook zo moeilijk de kleurkode van kondensatoren te onthouden? "Deze heeft van boven een blauw streepje. Wat betekent dat ook alweer. . . ? " In een dergelijk geval kun je twee dingen doen: opzoeken of nameten. Maar helaas is het juiste tabelletje meestal zoek als je het nodig hebt. Het bouwen van een kapaciteitsmeter maakt aan deze problemen voorgoed een einde. In dit artikel leest u hoe dat moet. Meetbruggen behoren tot de basisschakelingen. Ze bestaan al sinds de oertijd van de elektronika, maar omdat ze zo eenvoudig zijn en bovendien zeer nauwkeurig, worden ze nog altijd toegepast. Natuurlijk zijn de meetbruggen in de loop van de jaren sterk verbeterd. Vroeger werd de verschilversterker (waarover straks

kapaciteitsmeetbrug meer) met buizen uitgevoerd. Later kwamen de transistoren, en tegenwoordig maken we bij voorkeur gebruik van een IC. Maar het principe is ondanks alle vooruitgang altijd hetzelfde gebleven. Om dit principe te verduidelijken bekijken we eerst de eenvoudigste van alle meet-

til o

bruggen: de brug voor weerstandsmetingen (zie figuur 1). De brug bestaat uit vier weerstanden. We nemen aan dat R2 en R4 dezelfde waarde hebben. R x is de onbekende weerstand waarvan we de waarde willen bepalen. R1 is een instelbare weerstand, meestal een potentiometer.

Foto. Deze foto laat zien hoe de schakeling op eenvoudige en praktische wijze in een kastje kan worden ingebouwd.

Figuur 1. De basisschakeling van een weerstandsmeetbrug. Figuur 2. Om kapaciteiten te meten moet de basisschakeling enigszins worden aangepast en uitgebreid.

sinusgenerator

c1 Cn

Cx

(



d>
verschilversterker

meter/ indikator




"O

verschil versterker

m nul indikator

: 47 M 16V

ËL C -L SSL

Z

c

i . ssL C^L

\

D3.D4 - 2V7 D3

400 mW

D4

FMITIRZ

o—**IC1.IC3 =741 IC2 =3140

C10"

IC1

9V

standswaarden hetzelfde zijn. In dat geval zeggen we: de brug is in balans; hij is zo afgeregeld dat er tussen de punten A en B geen spanningsverschil meer bestaat. In de praktijk is het meestal zo dat R2 en R4 niet even groot zijn. Deze weerstanden mogen ook verschillende waarden hebben, al moeten die natuurlijk wel bekend zijn. Om het spanningsverschil tussen de punten A en B gelijk aan nul te maken is het immers niet beslist nodig dat R2 gelijk is aan R4, en R1 gelijk aan R x . Laten we bijvoorbeeld aannemen dat R2 tien maal zo groot is als R4. Om de brug in balans te brengen moeten we dan R1 zo afregelen dat hij tien maal zo groot is als R x . De balans van de brug hangt dus af van de verhouding tussen de weerstandswaarden. De verhouding R1 : R2 moet gelijk zijn aan

•^i«»" è d> i>

9V

IC2

IC3

T-VvïT

de verhouding R x : R4. Daarom mogen we, als dat in de praktijk noodzakelijk blijkt, in plaats van R1 ook R2 of R4 instelbaar maken. Hoe kunnen we nu vaststellen of de brug in balans is? We doen dat door de punten A en B met de beide ingangen van een verschilversterker te verbinden. Als de brug in balans is, is de uitgangsspanning van de versterker nul. Maar zodra er een geringe verstoring optreedt in de balans van de brug, ontstaat er tussen de ingangen van de verschilversterker een spanningsverschil dat we aan de uitgang versterkt terugvinden. Zodoende kunnen we het balanspunt van de brug aangeven door middel van een wijzerinstrument of (zoals bij ons ontwerp) met een akoestische indikator. De indikator geeft uiteraard niet aan hoe groot de gevonden waarde is; hij laat

ons alleen maar weten dat de brug in balans is. Daarom moet de instelbare weerstand, in ons voorbeeld R1, van een schaal voorzien worden waarop men de waarde van R x kan aflezen. Met de kapaciteitsmeter willen we echter niet weerstanden meten maar kondensatoren. Ook kondensatoren hebben een weerstand, en wel voor wisselspanningen. Deze is afhankelijk van de frekwentie, en bij een wisselspanning van "nul hertz" (dat is dus een gelijkspanning) is deze weerstand oneindig groot. Om kapaciteiten te kunnen meten, moeten we de meetbrug enigszins aanpassen en uitbreiden. In figuur 2 zien we dat er een sinusgenerator is toegevoegd, zodat de brug nu niet met een gelijkspanning maar met wisselspanning wordt gevoed. In het bovenste deel van de brug bevinden zich de onbekende

Figuur 3. Het schema van de kapaciteitsmeetbrug. In deze schakeling is het principe van figuur 2 praktisch uitgewerkt.

rentiekondensator C n ; in het onderste gedeelte zien we de potentiometer R v en de vaste weerstand R. Het balanspunt van de brug volgt uit de formule: R x C x _ nRv AX C r •x v ~-n Wie zich interesseert voor formules kan de afleiding vinden in het aparte kader.

Het schema Na deze lange inleiding is het schema (zie figuur 3) vrij eenvoudig te begrijpen. De sinusoscillator bestaat uit IC1, R1. . .R5, C1, C2, D1 en D2. De frekwentie ligt rond de 1800 Hz en de amplitude bedraagt ongeveer 2 volt. De uitgang van de oscillator is via de "in serie" geschakelde eiko's C3 en C4 gekoppeld aan de brug. De kondensator C n is in de praktische schakeling vervangen door 5 kondensatoren en een 5-standen

Onderdelenlijst R1,R5 = 56 kQ R2,R4,R11,R12 = 10 kQ R3 = 18 kQ R6.R7 = 820 Q R8,R9,R13 = 100 kQ R10.R15 = 1 MQ R14 = 1 kQ P1 = potentiometer 10 kQ lin. C1.C2 = 1,5 nF C3.C4 = 47 jiF/16 V elko C5 = 470 nF C6 = 47 nF C7 = 4,7 nF C8 = 470 pF C9 = 47 pF C10.C11 = 100 nF D1.D2 = AA 119 D3.D4 = zenerdiode 2,7 V/400 mW IC1,IC3 = 741 IC2 = 3140 Diversen: 51 = schakelaar, 1 x 5 standen 52 = dubbelpolige schakelaar Bz = piëzo-zoemer (Toko) 2 st. 9-V batterijen 1 Elex-standaardprint formaat 1 1 kunststof kastje (Teko Serie 360, Type 362) 2 draaiknoppen met indikator Geschatte kosten: ca. f 50,—

O Ojloca a o 64 loc s

TM

De b o u w

De schakeling past op een

-®

Een zenerdiode werkt in doorlaatrichting net als een gewone diode, maar het spergedrag is duidelijk verschillend. Boven een bepaalde sperspanning gaat de zenerdiode opeens geleiden. Deze spanning, de zenerspanning genoemd, blijft dan min of meer konstant. Een gewone diode bezit dit doorslag-effekt ook, maar gaat dan stuk, terwijl een zenerdiode hier juist voor gemaakt is. De zenerspanning wordt tijdens het fabrikage-proces bepaald. De volgende waarden zijn standaard: 2,4 V; 2,7 V; 3,0 V; 3,3 V; 6,2 V; 6,8 V; 7,5 V; 8,2 V; 15 V; 16 V; 18 V; 20 V; 22 39 V; 47 V; 51 V; 56 V; 62 speciale waarden.

3,9 V; 4,3 V; 4,7 V; 5,1 V; 5,6 V; 9,1 V; 10 V; 11 V; 12 V; 13 V; V; 24 V; 27 V; 30 V; 33 V; 36 V; V; 68 V; 75 V; en nog enkele

Een zenerdiode wordt altijd in sperrichting gebruikt — dus de anode aan de min en de kathode (met een ring gemerkt) aan de plus.

•®-

-©—i

Wanneer men ervan uitgaat dat de ingangsspanning en uitgangsspanning konstant blijven, blijft de spanningsval over R eveneens konstant, dus ook de stroom hierdoor. Dit houdt in dat de stroom door de zenerdiode evenveel afneemt als de toename van de belastingstroom. We hadden al eerder gezien dat de zenerspanning slechts weinig verandert bij stroomvariaties, dus is de uitgangsspanning ook redelijk goed gestabiliseerd voor belastingsvariaties. Hierbij moet niet uit het oog worden verloren dat er altijd wat stroom door de zenerdiode moet lopen voor een stabiliserende werking. De maximale stroom die afgenomen kan worden, is dus kleiner dan de zenerstroom (64 mA). Wanneer er geen stroom wordt afgenomen is de stroom door de diode, en daarmee ook de dissipatie (het in de halfgeleider ontwikkelde vermogen) het grootst: ?Z = U z • l z = 5,6 V • 64 mA = 0,358 W

kathode ring

Men moet er goed op letten dat de maximale diodedissipatie niet overschreden wordt. De meest gebruikte typen hebben een maximale dissipatie van 0,4 W of 1 W. Voor de 0,4 W-typen is de minimale stroom 3 mA, bij de 1-watt-ers is dit minstens 10 mA. De invloed van de belastingstroom op de zenerspanning kan verminderd worden met behulp van een extra transistor.

6

De transistor wordt hier gebruikt als emittervolger. Dit houdt in dat de uitgangsspanning ca. 0,7 V lager is dan de zenerspanning. Het voordeel van deze schakeling is, dat de belastingstroom niet meer door de weerstand loopt, maar door de transistor. De weerstand-zenerdiode-kombinatie wordt alleen door de basisstroom belast, zodat bij gelijkblijvende stabiliteit de uitgangsstroom nu veel groter kan zijn (basisstroom maal stroomversterkingsfaktor). Met een kleine uitbreiding kunnen we de uitgangsspanning zelfs regelbaar maken:

©-

Y

0

„ — ZD

®-

r9 l—©

f 'M *

+ mJ +

o-

8 x 8 n/5 W

1 x 4 n/40 W

o

a o- 1 x 4 n / 9 0 W

18x8n/5W

o

k k kUkk k k I I I I E l I E l L—El I E l l E l i , E +

_»4

+

-mA

tiV

V-m/

+Lm/

+ _•/

o-

i El

+

±M>

«

m a\ tx] tx tx\ tx tx o-

g^5^j^ 32 x 8 n / 5 W

o-

1 x 4 n/160 W

Figuur 4. Het meerluidsprekersysteem bestaande uit 8 luidsprekers (figuur 3B) weergegeven in een principeschema waarbij de luidsprekers zijn vervangen door weerstanden. Het systeem van 8 luidsprekers kan opgedeeld worden in 2 groepen. Elke groep bestaat uit 4 parallel geschakelde luidsprekers. De groepen zijn op hun beurt weer in serie geschakeld. Als de weerstanden van de afzonderlijke luidsprekers gelijk zijn, bedraagt de totale weerstand van de schakeling de helft van de weerstand van één luidspreker.

£ R1| I R 2 | | R 3 r n R4|

c

Rtot.

R 5 l I R6rnR7r"lR8 R1 . . . R8 = R

Ó

z

• « • - » •

M^P"^ •

luidsprekers bedraagt dus 4 Ö. De belasting van de kombinaties is bij identieke luidsprekers steeds gelijk aan de som van de belastin gen van de afzonderlijke luidsprekers. Indien de 8 luidsprekers uit ons voorbeeld elk 10 watt kunnen verwerken, dan is het totale vermogen dus 8 x 10 W = 80 W.

Praktijktips Men kan de luidsprekers onder elkaar (in de vorm van een zuil), naast elkaar (op een rij) of verdeeld over

/

een oppervlak (in de vorm van een rechthoekige of vierkante geluidswand) monteren. De afstand tussen twee luidsprekers mag echter niet te groot worden (hoogstens de helft van de doorsnede van één luidspreker). Bij het bedraden kan men normale luidsprekerkabel (0,75 mm 2 doorsnede) gebruiken. Men moet ervoor zorgen dat de verbindingen goed gesoldeerd zijn en dat de polariteit van elke luidspreker juist is: alle luidsprekermembranen moeten gelijktijdig naar voren of naar achteren bewegen, afhankelijk van de polariteit van een aangeslo-

•

•

ten gelijkspanning. Men kan heel eenvoudig kontroleren of de polariteiten van de luidsprekers uit een meerluidsprekersysteem gelijk zijn. Sluit even een 4,5 Vbatterij aan. Als één membraan in de verkeerde richting beweegt, moet men de aansluitingen van de luidspreker verwisselen.

Literatuur Andere Elex-artikelen waarin dit onderwerp wordt besproken, zijn: 'n tip: luidspreker-fasetest met een batterij (april 1984, blz. 4.51)

hoe zit dat: luidsprekers (april 1984, blz. 4.12) zo werkt een luidspreker (april 1984, blz. 4.13) weerstanden in serie en parallel (december 1983, blz. 12.11) luidsprekers: hun eigenschappen en eigenaardigheden (september 1984, blz. 9.46)

koptelefoon zenerdiode Komponenten Hier een lijst van de in Elex gebruikte onderdelen. Zoals in de rubriek " E l e x t r a " al gezegd, wijken de symbolen soms af van de standaard-versies.

thyristor

«1

luidspreker

spoel weerstand

diac De schema's in Elex bevatten o.a. de volgende symbolen:

spoel met kern

potentiometer (potmeter)

draad (geleider)

transformator

verbindingen

1

instelpotmeter

LED (lichtgevende diode)

*

# relais (kontakt in ruststand)

fotodiode (lichtgevoelige diode)

kru ising zonder verbinding

+

afgeschermde kabel

£

stereo potmeter NPN-transistor schakelaar (open)

-}.

drukknop (open)

-f~\

PNP-transistor

i>

kondensator

meetpunt

(p\

-0-

LDR (lichtgevoelige weerstand)

* (wy

operationele versterker (opamp)

AND-poort (EN-poort)

aansluiting (vast

aansluiting (losneembaar)

I

i

4

NAND-poort (NEN-poort)

variabele kondensator fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

OR-poort (OF-poort)

batterij-cel ) N-kanaal J-FET

l~||-|h©

> JO— S

NOR-poort (NOF poort)

elektrolytische kondensator

batterij (3 cellen)

I

h- -||-0 batterij (meer dan 3 cellen)

~j

I—

zekering

diode

*

-ai -©-

EXOR-poort (EX-OF-poort) P-kanaal J-FET

draaispoelinstrument

EXNOR-poort ZJ) " V ° - Exr, 1 1

'

(EX -NOF-poort)

êmfiGïïïi 4H Kondensatoren Weerstanden worden met R aangegeven. Door middel van gekleurde ringen is de waarde erop gedrukt. De kleurkode is als volgt: f$$t-

|—.

r

1

3D UI(1133= -J 1 i l Ui ulJ- — I i

1

kleur

fer

zwart

_

0

bruin

1

1

vermenigvul- tolerantie digingsfaktor in %

jfer

,

1

-

10

* 1%

rood

2

2

100

± 2%

oranje

3

3

1000

geel

4

4

10.000

-

groen

5

5

100.000

± 0,5%

blauw

6

6

1.000.000

violet

7

7 8

-

-

x0,1

* 5%

grijs

8

wil

9

9

goud

-

-

zilver geen

x0,01

± 10%

„

* 20%

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 £2 10% geel-violet-oranje-zilver: 47.000 = 47 k f i 10% (in Elex-schrijfwijze: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 = 1,5 MSI 5% (in Elexschrijfwijze: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%). Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

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

1 F en . F. 1.000.000.000.000 1.000.000 De waarde is op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; 0,03/xF = 30 nF; 100 p (of n100 of n1) = 100 pF. Behalve de kapaciteit is ook de spanning belangrijk. Die moet minstens 20% boven de voedingsspanning liggen. De prijzen van de in Elex-schakelingen toegepaste kondensatoren liggen als regel zo tussen f 0,30 en / 1,50.

- ^

Elektrolytische kondensatoren (eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen lyuF en 10.000/xF). Ze zijn echter wel gepolariseerd, d.w.z. ze hebben een plus-en een min-aansluiting, die niet verwisseld mogen worden. Bij tantaal-elko's (een heel klein type elko) is de plus altijd de langste van de twee aansluitdraden. De prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van 10üF/35 V kost zo rond f 0,40.

4ÉM

44 Dioden

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

zijn de eenvoudigste halfgeleiders en kunnen het beste worden vergeleken met elektronische éénrichtings-wegen of fietsventielen. Ze geleiden de stroom slechts in één richting. Draai je ze om, dan sperren ze. stroom

© • 1 0 doorlaatrichting

© H sperrichting

e

In doorlaatrichting ontstaat er over de aansluitingen van een silicumdiode een spanning van ca. 0,6 V (drempelspanning). De aansluitingen heten katode (streepje in symbool) en anode. De katode is meestal op het huisje van de diode aangegeven door middel van een gekleurde ring, een punt of een inkeping-

>F

kollektc

sis

t V \

—K$J NPN

01 emitter

r-& lampje

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

4

Zijn de aansluitingen onbekend, dan kan de diode m.b.v. een lampje en een batterij worden getest. Het lampje brandt alleen als de diode is aangesloten in de getekende richting. De belangrijkste technische gegevens van een diode zijn de sperspanning en de maximale stroom in doorlaatrichting. In Elex worden hoofdzakelijk twee typen gebruikt: 1N4148 (sperspanning 75 V, doorlaatstroom 200 mA), prijs ca. f 0,15. 1N4001 (sperspanning 50 V, doorlaatstroom 1 A), prijs ca. / 0,25.

In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC547 en BC557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen:

NPN: BC548, BC549, BC107 (108, 109), BC237 (238, 239) PNP: BC558, BC559, BC177 (178, 179), BC251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

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

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

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