No title

nr.1 september 1983 f3,95 Bfrs.78

tijdschrift voor hobby-elektronica

VVV ¥ spanning wat is dat?

31ÜN

energiereservoir Vianden ^

batterijen opfrissen hoe werkt radar?

1e jaargang nr. 1 -september 1983 ISSN 0167-7349

Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-74200, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 1 2 1 , 6190 A C Beek (L) Kantoortijden: 8-30 - 12.00 en 12.45 - 16.15 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13a, Beek (L)

Hoofd redakteur: P.V. Holmes Chef redaktie: E.J.A. Krempelsauer Chef ontwerp: K.S.M. Walraven Redaktie Nederland: P.E.L. Kersemakers (hoofd landgroep), J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen, I. Gombos Redaktie buitenland: A. Schommers, R.Ph. Krings

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

Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.P. Wijnen Vormgeving: C. Sinke

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

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

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs jaarabonnement Nederland België buitenland f 39,50 Bfrs. 780 f 5 4 , — Een abonnement loopt van januari t o t en met december en kan elk gewenst moment ingaan. Bij opgave in de loop van het kalenderjaar w o r d t uiteraard slechts een deel van de abonnementsprijs berekend. Bij abonnementen die ingaan per het oktober-, november- of decembernummer w o r d t tevens het volgende kalenderjaar in rekening gebracht. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in d i t blad.

Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: C. Sinke, F.P.M, van Roy (advertenties) Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag. Prijslijst nr. 1 is van toepassing. Korrespondentie: In linker bovenhoek vermelden: TV technische vragen LP lezerspost HR hoofdredaktie AW adreswijzigingen ADV advertenties ABO abonnementen RS redaktiesekretariaat

uit de inhoud: Je ziet ze bij vliegvelden en havens: reusachtige, onophoudelijk draaiende "roosters". Radar-antennes! Het zijn zogezegd de ogen waarmee ondanks het slecht zicht of duisternis het luchtverkeer of de scheepvaart geobserveerd kan worden. Zonder hulp van de radar zou er geen veilige verkeersleiding mogelijk zijn. hoe w e r k t radar blz. 10

Er is niet aan te o n t k o m e n : solderen h o o r t nu eenmaal bij deelektronica-hobby. Een korte kursus die in woord en beeld de fijne kneepjes van het solderen bijbrengt. Een halfuurtje oefenen! een spoedkursus solderen blz. 20

Wederom w o r d t een stukje nostalgie door de elektronica achterhaald: de elektronische eierwekker vervangt de breekbare zandloper. De k o o k t i j d is instelbaar, zodat de eieren volgens ieders persoonlijke voorkeur gekookt kunnen worden. Maar ook voor andere toepassingen kan deze schakeling gebruikt worden, de eierwekker blz. 24

Het s t o p k o n t a k t is een goedkope spanningsbron, maar meestal moet de hoge netspanning nog omlaag getransformeerd worden voordat ze aan de elektronische schakeling w o r d t toegevoerd. Trafo's zijn verkrijgbaar voor verschillende spanningen en stromen. spanningsbron: stopkontakt blz. 28

A3

elextra

9-04

voorwoord

9-09

komponenten

9-54

zelfbouwprojekten

techniek aktueel Het energie-reservoir Vianden.

9-34

nieuwe produkten

9-42

boekenmarkt 9-47 Vier boeken voor de elektronicaliefhebber besproken.

akoestische geleidingstester Verbindingen testen op het gehoor.

9-14

nog een tip Batterijen testen met een multimeter.

9-49

eierwekker Een elektronische keukenhulp.

9-24

onder de loep Kant-en-klaar kastjes in alle soorten en maten.

9-53

nieuwe produkten

9-57

batterijen opfrissen 9-27 Verleng de levensduur van batterijen met deze eenvoudige en goedkope schakeling. eenvoudige 4,5 V voeding Vervangt de platte batterij.

9-30

fietssirene Ruim baan voor snelle pedalisten.

9-32

akku-bewaker 9-40 Om de konditie van een auto-akku te kontroleren. V o o r k o m t onaangename verrassingen. AUTO-binnenlicht AUTOmaat 9-48 Laat de binnenverlichting na het instappen nog even branden. Vereenvoudigt het vinden van het kontaktslot in het nachtelijke duister. regelbare voeding 9-50 Maximaal 0,5 A geleverd door een voeding met een traploos regelbare uitgangsspanning van 0 t o t 15 V.

informatie, praktische tips hoe werkt radar? 9-10 Dag of nacht, weer of geen weer en toch goed kunnen zien: radar is voor de lucht- en zeevaart een onontbeerlijk hulpmiddel geworden. solderen Een spoedkursus solderen.

9-20

grondbeginselen hoe zit dat: spanning

9-12

spanningsbron: batterij Een handzame en ongevaarlijke spanningsbron.

9-13

batterijen in serie 9-16 De serieschakeling, voor het geval dat 1,5 V niet genoeg is. serieschakeling-experimenten Hoe de serieschakeling werkt.

9-18

zelfbouwbatterij Een spanningsbron uit de tijd van Volta (1800).

9-21

hoe zit dat: wisselspanning Het verschil tussen wissel- en gelijkspanning.

9-23

spanningsbron: stopkontakt 9-28 Het stopkontakt is nog steeds de goedkoopste spanningsbron. In de meeste gevallen zal wel een transformator gebruikt moeten worden en voor de veiligheid moeten een aantal regels in acht worden genomen. hoe zit dat: digitaal De streepjeskode ontraadseld.

9-38

DIGI-taal lessen in enen en nullen deel 1: E N , OF en NIET

9-44

bij de voorpagina Elektronica is een bonte wereld van mogelijkheden. Dat geldt zowel letterlijk als figuurlijk. Letterlijk omdat een opgebouwde schakeling met zijn felgekleurde kondensatoren en fleurig geringde weerstanden een bepaalde kleurige charme uitstraalt. Figuurlijk omdat voor de eenmaal ingewijden in de elektronica de verscheidenheid aan schakelingen onbegrensd zal blijken te zijn. In dit allereerste nummer van Elex beginnen we met het uitleggen van enkele grondregels van de elektronica: teorie over spanning, aangevuld met experimenten, en de praktijk van het solderen. Natuurlijk zijn er ook een aantal zelfbouwschakelingen om de verworven kennis in een tastbaar resultaat o m te zetten.

X

I te ioewerkt

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

3k9 = 3,9 kn = 3900 il 6M8 = 6,8 M£2 = 6 8 0 0 000 ü. 0 ü 3 3 = 0,33 a Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4JU7 = 4,7 iif = 0,000 0047 F

ra

Lezersservice — Nog vragen of opmerkingen over de inhoud van Elex? Schrijf gerust als er iets nog niet duidelijk is. Het antwoord volgt zo snel mogelijk. Er is één voorwaarde: zend een voldoende gefrankeerde retour-enveloppe mee. Zet " T V " (technische vragen) op de brief en stuur deze naar: redaktie Elex, Postbus 1 2 1 , 6190 AC Beek (L). — De Elex-redaktie staat altijd open voor meningen, wensen of nieuwtjes van lezers. In de rubriek "Postbus 121" worden interessante kommentaren en aanvullingen op oudere artikelen gepubliceerd. Zet " L P " op de brief. — Elex-printen zijn verkrijgbaar bij de uitgever van Elex en bij de betere elektronica-onderdelenhandelaar.

Weerstanden:

Schema's

OUT 2

—O

Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN.NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten z i j n o p z ' n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en D I N gebruikelijke tekens " & " , "> 1 " , " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar èn blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmetoden gehandhaafd. V o o r een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer.

De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz w i l zeggen: 1 0 7 0 0 000 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 afw i j k e n . De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 20k£ï/V.

Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen.

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren w o r d t de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: = (pico) = 1 0 - 1 2 =een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 1 0 - 9 = een miljardste M = (micro) = 1 0 - 6 =een miljoenste m = (milli) = 1 0 - 3 =een duizendste k = (kilo) = 1 0 3 = duizend M = (Mega) = 1 0 6 = miljoen G =(Giga) = 1 0 9 = miljard p

«•iaktïe itlwt - U Postbus 121 6190 AC

B@sk C D

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:

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

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

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

OpAmp 741

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

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 è 30 watt soldeerbout met een rechte 2 m m brede " l o n g l i f e " punt. 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 60% tin en 40% lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de de uit de bevestigingsgaten stekende aansluitdraden. Zet de soldeerbout aan en maak de punt schoon met een vochtig doekje of sponsje. 4 . Verhit de beide metalen delen die aan elkaar gesoldeerd moeten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeert i n toe. Het t i n 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 aansluit-

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

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

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

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

mmmme&dElektronica is een prachtige hobby. Zelfversterkers en lichtorgels bouwen, computers of "gewoon iets leuks". Voor de ingewijde is het allemaal heel eenvoudig; voor de buitenstaander is het één groot raadsel. Hoe wordt een "buitenstaander" tot "ingewijde"? Wat heeft hij nodig? Gewoon wat durf — en een beetje begeleiding. Elektronica leer je al doende, door te experimenteren. Elex geeft dat beetje begeleiding! Elektronica is helemaal niet moeilijk. Echt niet! Met wat eenvoudige kennis en handigheid zijn ontwerpen uit elektronica-bladen gemakkelijk na te bouwen. Dan komt de grote stap: zo'n ontwerp veranderen, zélf. "Hoera, het w e r k t ! " . . . wéér een verknochte hobbyist erbij! Nog even, en hij gaat zelf nieuwe schakelingen ontwerpen. Helemaal zoals hij dat zelf wil! Elex is niet bedoeld voor de geroutineerde elektronicus. Daarvoor zijn er andere tijdschriften. De grote broer van Elex, bijvoorbeeld: Elektuur. Waarom uitgerekend Elektuur? Heel simpel: Elex komt immers uit hetzelfde huis — en kan dus dankbaar gebruik maken van de kennis en ervaring van zo'n dertig technische redakteuren. Alle dertig gespecialiseerd in het maken van zelfbouwschakelingen, van knipperlichten en eenvoudige versterkers tot computers en synthesizers toe! Elex. . . een blad voor beginners? Waarom niet? Tenslotte weten wij precies hoeveel plezier aan deze hobby valt te beleven — en weten we ook nog heel goed hoe we begonnen zijn: met wat hulp van een oudere broer of van een vriend op school. Ons eerste "eigen" bouwsel vergeten wij nooit! En die lol gunnen wij iedereen — van harte! Uw hoofdredakteur, Paul Holmes

Zo. Nu de hoofdredakteur Elex officieel ten doop heeft gehouden, kunnen we beginnen. En we hebben meteen heel wat te bieden in dit eerste nummer. Zoals de fietssirene bijvoorbeeld, die een ijselijk echt "Kojak"-effekt produceert. Of een praktische eierwekker misschien? Of een geleidingstester of een regelbare experimenteervoeding? U zegt het maar. Speciaal voor de ijverige energiebespaarders onder u hebben we een batterijopfrisschakeling gekonstrueerd — investering: ongeveer één gulden, besparing: afhankelijk van het gebruik tot maximaal driekwart van de batterij kosten! De batterijfabrikanten krijgen het al benauwd. Trouwens, wat de grootste pluspunten zijn van de schakelingen in Elex, dat zie je er zo niet aan af, maar dat merk je pas bij het solderen: ze zijn nabouwzeker, alle onderdelen zijn goed te krijgen en de printen hoeven niet eerst geétst of met transparant-spray bewerkt te worden. We hebben voor Elex namelijk standaard-printen ontworpen in verschillende formaten, die gewoon altijd hetzelfde blijven en waarop de meest uiteenlopende schakelingen kunnen worden gebouwd. Bijna alle elektronicazaken hebben ze in voorraad en omdat we ze in grote aantallen laten produceren, zijn ze bovendien vrij goedkoop. Handig en voordelig dus. Bent u van huis uit niet zo'n knutselaar en leest u liever? Ook goed. Elex biedt elke maand een keur aan interessante en informatieve artikelen over elektronica en wat er mee te maken heeft. Artikelen over nieuwe apparaten en technieken, over het hoe-en-waarom van allerlei bekende en minder bekende zaken, over komponenten, boeken, nieuwe uitvindingen, enzovoort. Ook de artikelen uit de kategorie "teorie, basiskennis" zijn de moeite beslist waard trouwens. Door het woordje "teorie" hoeft u zich bij Elex niet af te laten schrikken. Teorie hoeft niet per se droge en saaie kost te zijn, integendeel. Afijn, dat kunt u zelf het beste beoordelen! Wij hopen dat u net zoveel plezier hebt bij het lezen van dit eerste nummer, als wij hebben gehad bij het maken ervan. de redaktie

hoe werkr radar?

„Hoe heet de burgemeester van Wezel....ezel". Een bekend zinnetje om het echoeffekt te demonstreren. Maar niet alleen geluid kan worden gebruikt voor het maken van echo's, het gaat ook met radiogolven! Bij radar wordt namelijk ook gebruik gemaakt van echo's. Hierbij zendt een speciale zender een radiosignaal uit met een frekwentie tussen 0,3 en 30 GHz (1 GHz = 1 miljard trillingen per sekonde). Dit signaal wordt weerkaatst als het tegen een hindernis botst, bijvoorbeeld een berg, een schip, een vliegtuig of een auto. Het teruggekaatste signaal (de echo) wordt opgevangen door een ontvanger en gebruikt voor het bepalen van de afstand die het radiosignaal heeft afgelegd. Aangezien radiosignalen geen hinder ondervinden van duisternis of mist kan radar nog goed „kijken" onder omstandigheden waarbij het menselijke oog het al lang donker inziet. De twee bekendste toepassingen van radar zijn: 1. Radar voor de plaatsbepaling van schepen, vliegtuigen, kustlijnen, enz. 2. Radar voor snelheidsmetingen bij het autoverkeer. In dit artikeltje praten we alleen over radar voor plaatsbepaling. Deze radar-installaties zijn herkenbaar aan een grote draaiende schotelantenne. De radar-antenne zendt een kort radiosignaal uit (een impuls). De vorm van de radarantenne (zie figuur 2) is zodanig dat deze werkt als een schijnwerper voor het signaal, zodat de radio-impuls sterk gebundeld wordt uitgestraald in een bepaalde richting. Na elke verzonden impuls „luistert" de antenne (of beter gezegd de ontvanger die op de antenne is aangesloten) in diezelfde rich-

ting om te horen wanneer de door een voorwerp teruggekaatste impuls weer wordt ontvangen. Hoe verder het bewuste voorwerp verwijderd is, des te langer is de tijd tussen het uitzenden en ontvangen van de impuls. Aan de ontvanger is een ronde beeldbuis gekoppeld waarop de plaats van het voorwerp wordt afgebeeld, net zoals op een landkaart. Het middelpunt van het scherm komt overeen met de standplaats van de radarinstallatie. Op het moment dat de impuls wordt uitgezonden (en de ontvanger gaat luisteren) begint op het scherm een onzichtbare punt van het midden naar de rand te lopen. Deze punt geeft de afstand aan die de impuls heeft afgelegd. Als de echo wordt ontvangen laat de ontvanger de punt kort oplichten. Het beeldscherm licht dan eventjes op die plaats op. Hoe verder het objekt dus van de radar verwijderd is, hoe langer de tijd tussen het uitzenden en ontvangen van de impuls en hoe verder de punt op het scherm van het midden is verwijderd als hij zichtbaar wordt gemaakt. De afstand tussen beeldpunt en schermmidden geeft zo een goede benadering van de afstand tussen radar en voorwerp. Om nu het hele gebied rond de radar-antenne te kunnen „afzoeken" laat men de antenne langzaam ronddraaien (20...30 omwentelingen per minuut). Daarbij worden aan de lopende band impulsen uitgezonden (ongeveer 5000 per sekonde). Bij elke impuls loopt de punt op het scherm van het midden naar de rand, waarbij de richting waarin de punt loopt afhangt van de momentele stand van de antenne. Als de antenne naar het noorden wijst zal de punt op het scherm bijvoorbeeld recht naar boven lopen en

zend- en ontvang-antenne

aandrijfmotor

beeldscherm

83603X1

als de antenne naar het zuiden wijst recht naar beneden. Tijdens één omwenteling van de antenne bestrijkt de punt zo het hele beeldscherm. Steeds als een voorwerp wordt waargenomen licht de punt eventjes op. Op het scherm ontstaat op die wijze een beeld dat lijkt op een landkaart van de omgeving. De lichtpunten op het scherm doven weer langzaam, maar bij elke omwen-

Figuur 1. Zo werkt een radarinstallatie. De zender produceert een radar-signaal dat vervolgens door de antenne wordt uitgezonden. Dat signaal wordt door een objekt (hier een schip) weerkaatst en die echo wordt weer door de antenne opgevangen. De echo gaat via een schakelaar en een ontvanger naar een beeldscherm, waarop men dan de afstand en plaats van het schip kan aflezen.

belang is. teling van de antenne lichten De installatie die in figuur 4 ze weer opnieuw op. te zien is geeft zelfs de moVast opgestelde, stationaire gelijkheid om de waargenoradarstations worden gemen vliegtuigen te identificebruikt voor de plaatsbepaling ren. Daarvoor moeten de van beweeglijke objekten, zovliegtuigen wel een zogeals schepen en vliegtuigen. naamde „transponder" aan Omgekeerd kunnen schepen boord hebben. Dat is een en vliegtuigen met hun eigen zend- en ontvanginstallatie boordradar bepalen waar zij die bij het ontvangen van zich bevinden, door te kijken radar-impulsen een signaal op het scherm hoe de omgeuitzendt (op 1090 MHz). Dit ving er uit ziet. Zulke kleine signaal bevat de „identifikaradar-installaties bestaan tiekode" (het naamplaatje) slechts uit twee delen: een van het vliegtuig. De radarbeeldscherm en een antenne antenne pikt deze signalen (zie figuur 3). ook op, waarna ze door de Grote radar-installaties, bijcomputer worden gedekovoorbeeld die voor het bewadeerd (ontcijferd) en vervolken van het vliegverkeer, zijn gens op de juiste plaats op veel ingewikkelder van opzet. het scherm worden geschreTussen de eigenlijke radarven. De verkeersleider weet installatie, die werkt zoals zo precies welk vliegtuig zich we juist hebben beschreven, op welke plaats bevindt. en het beeldscherm is een Zonder zulke computercomputer geschakeld. Deze gestuurde radar-installaties computer verzamelt alle gezou het bewaken van het gevens van de radar-instalvliegverkeer boven grote latie en verwerkt deze tot luchthavens helemaal niet bruikbare informatie die dan meer mogelijk zijn. op het beeldscherm wordt weergegeven. De verkeersleider ziet op het scherm een stilstaand beeld, net zoals op een TV. Alle overbodige dingen, zoals de vorm van het Figuur 2. Een grote radarlandschap en huizen, worden antenne. door de computer weggewerkt, zodat ze niet zichtbaar Figuur 3. Antenne en beeldzijn. In plaats daarvan projekscherm-eenheid van een kleiteert hij tegelijkertijd met de ne radar-installatie. radar-informatie een kaart van de start- en landingsFiguur 4. Dit is te zien op banen op het scherm, samen een radar-beeldscherm van met andere informatie die J een grote luchthaven. voor de verkeersleider van

„Wat is eigenlijk: spanning?" „Spanning? Tja... Dat heb je bijvoorbeeld bij een goeie film. Dan..." „Nee, ik bedoel elektrische spanning. Hier op deze slijpmachine staat bijvoorbeeld: spanning 220 V." „O dié spanning! Ja, dat is eigenlijk zo'n beetje de kracht van de elektriciteit. Die „220 V" op de machine betekent „220 volt". Dat heeft de machine nodig en dat is ook de spanning van de elektriciteit uit het stopkontakt. Die elektriciteit heeft dus veel meer kracht dan bijvoorbeeld die van een batterij..." „Die heeft maar 1,5 V."

„...precies. En hoogspanningsleidingen, waar ongelooflijk veel elektriciteit doorheen gaat, die hebben soms wel 220.000 V. „220 kaVee" zeggen we dan (220 k V ) V „Dat zie je die hoogspanningsleidingen zo niet aan."

t'

„Nee, dat klopt. Die leidingen zelf hebben ook geen kracht, maar de elektriciteit in die leidingen. En die kun je niet zien. Het is net als met de waterleiding. Die staat ook onder druk. Hoe meer druk er op de leiding staat, met des te meer kracht stroomt het water eruit als je de kraan opendraait. Als de kraan dicht is, dan heeft het water natuurlijk nog steeds dezelfde druk, alleen zie je daar niets van. Maar toch weet je dat die kracht er nog wel degelijk is." „Aha. Dus die 220 V zit ook in het stopkontakt als er geen steker in zit. Klaar voor gebruik, zogezegd. Zeg... Gaan stopkontakten ooit lekken...?"

i 1 kV (kilovolt) is 1000 V. „ k i l o " betekent altijd 1000 (1 kg = 1000 gram).

*

***;* *«

spanningsbron r batten Batterijen zijn ongevaarlijke spanningsbronnen en daarom bij uitstek geschikt om mee te experimenteren. Gewone („droge") batterijen zijn doorgaans van het zink/kooltype en bezitten een spanning van 1,5 V (als ze vol zijn tenminste). Zoals elke spanningsbron heeft ook een batterij twee polen: de pluspool is het kleine dopje boven en de minpool bevindt zich aan de onderkant. In figuur 1 zien we zowel het schemasymbool als het binnenwerk van een batterij. De werking berust op een chemische reaktie tussen de zinken mantel en het in een poeder opgeloste ammonium-chloride. Het preciese hoe-en-waarom laten we maar voor wat het is. We volstaan met te zeggen dat die reaktie steeds plaatsvindt als de batterij stroom levert. De zinkmantel wordt daarbij stukje voor beetje afgebroken tot hij „ o p " is: dan is de batterij leeg. Om te voorkomen dat het giftige ammonium-chloride uit de batterij gaat weglekken, zijn moderne batterijen altijd van een deugdelijke metalen omhulling voorzien. Desondanks gebeurt het zo nu en dan toch nog dat oude exemplaren gaan lekken. Vervang ze dus altijd tijdig!

De ene batterij is de andere niet Bijna nergens vindt men zoveel soorten en typen als bij batterijen. Drie gangbare modellen zijn afgebeeld in figuur 2. Het verschil tussen deze drie zit hem in de kapaciteit, oftewel de hoeveelheid stroom die ze kunnen leveren voor ze leeg zijn. Een grote presteert (hoe kan het ook anders!) in dit opzicht meer dan een kleine. Naast de gewone zink/kool-batterijen zijn er ook andere typen. Kwikcel-

koolstaaf

©

ammonium-chloride zinkmantel I-pool) metalen huis

penlight (R6)

50 x 14,5 «

0

len en zilveroxyde-batterijen bijvoorbeeld: die kunnen heel klein gebouwd worden en staan dan ook bekend als „knoopceilen". Zilveroxydecellen hebben een spanning van 1,5 V, kwikcellen 1,35 of 1,4 V. Vergeleken met gewone batterijen hebben deze typen maar heel weinig zelfontlading (iets waar elke batterij last van heeft) en daarom kunnen ze heel lang bewaard worden. (Lege kwikcellen nooit zomaar weggooien, maar teruggeven aan de handelaar: kwik is giftig!) Alkali-mangaan batterijen hebben ook weinig zelfontlading. Bovendien hebben ze een veel grotere kapaciteit en leveren ze een stabielere spanning dan zink/kooltypen. Ze zijn echter ook een stuk duurder dan gewone batterijen en zijn daarnaast niet regenereerbaar. Worden ze opgeladen dan bestaat de kans dat ze ontploffen! Dus een regenereerschakeling of „batterijopfrisser" zoals bij-

voorbeeld elders in dit nummer te vinden is, mag nooit of te nimmer voor alkalimangaan batterijen worden gebruikt!

Figuur 1. Doorsnede van een zink/kool monocel. Een stevige metalen omhulling maakt dat het giftige ammoniumchloride er niet uit kan. Figuur 2. De drie meest gangbare 1,5 V batterijen. De maten zijn door IEC (International Electrotechnical Commission) gestandaardiseerd.

83605X2

JT

pennen (A en B) en door het elektronische „slachtoffer" dat getest wordt. Zijn weerstand mag maximaal 100ft bedragen. Dit betekent dat ook transformator- of relaisschakelingen aan een nader onderzoek onderworpen kunnen worden.

De multivibrator

akoesföche geleidingslesler De verbindingstester die in dit artikel uitvoerig wordt beschreven, is in feite een manusje van alles; kabels, draden, koperbanen, kontakten, wikkelingen, alles wat maar enigszins elektriciteit geleidt (of zou moeten geleiden) kan met behulp van deze schakeling getest worden. Zo vlug er tussen de beide testpennen, ook wei probes genoemd, een geleidende verbinding tot stand komt, treedt de luidspreker in wer-

king en hoort men een duidelijke pieptoon.

Het schema De transistors T1 en T2 vormen tezamen een toongenerator, een zogenaamde astabiele multivibrator. Wat dat precies voor een ding is, leggen we nog uit. Het uitgangssignaal van deze multivibrator wordt versterkt door transistor T3. De voedingsstroom loopt door beide test-

Figuur 1. De geleidingstester. Figuur 2. Het schema van de basisversie van de geleidingstester. Figuur 3. De multivibratorschakeling.

De transistoren T1 en T2 geleiden afwisselend. Laten we ervan uitgaan dat T1 net is doorgeschakeld. Zijn koliektorspanning is dan erg laag, circa 0,2 V. Kondensator C1 zorgt ervoor dat de basisspanning van T2 (aanvankelijk) ook erg laag is en dat deze transistor spert. Via weerstand R3 laadt de kondensator zich echter op, zodat de basisspanning stijgt. Op het moment dat de basisspanning een waarde van 0,6 V bereikt, begint T2 te geleiden. Zijn kollektorspanning wordt dan lager. Door het dalen van de kollektorspanning van T2 trekt kondensator C2 (die vooraf al via R4 opgeladen was) de basisspanning van T1 ook naar beneden. Dientengevolge spert T1 totdat C2 weer is omgeladen door weerstand R2 en de basisspanning van transistor T1 weer de waarde van 0,6 V heeft bereikt. Zo vlug aan deze voorwaarden is voldaan, zal T1 weer gaan geleiden. De hierboven beschreven procedure herhaalt zich voortdurend. Men zegt dan ook wel: de multivibrator oscilleert. De frekwentie waarmee deze multivibrator dat doet bedraagt circa 1 kHz, wat neerkomt op 1000 trillingen (1000 Hz) per sekonde! In figuur 2 is te zien dat de emitterstroom van T2 door de basis-emitter-diode van T3 loopt. Gedurende de periode dat T2 in geleiding is, laat T3 stroom door de luidspreker lopen. De luidspreker ontvangt dus 1000 keer per sekonde stroom, aangezien de multivibrator met een frekwentie van 1 kHz oscilleert. Het membraan in de luidspreker maakt deze trillingen duidelijk hoorbaar.

A

CB

Figuur 4. Het schema van een geleidingstester die hoog-ohmige metingen kan verrichten. Figuur 5. Met behulp van de schakelaar in deze tekening, kan de verbindingstester zowel voor hoog-ohmige (c) als voor laag-ohmige (b) metingen gebruikt worden. Figuur 6. De komponentenopstelling van de doorgangstester.

Geleidingstester voor hoog-ohmige metingen De luxere uitvoering van de basisversie is te zien in figuur 4. Met behulp van deze schakeling kunnen testobjekten met een weerstand tot 1 M£2 gemeten worden. Lezers die hun geleidingstester universeel willen gebruiken, moeten een schakelaar aan het ontwerp toevoegen. Hoe dat precies gedaan moet worden, is in figuur 5 aangegeven.

Bouwinstrukties Onderdelenlijst R1,R4 = 2,2 k f t R3, R2 = 56 kü R5 = 10fl C1,C2 = 10 nF T1.T2, T3 = BC 547 LS = luidspreker 8 f i / 0,2 W batterijhouder voor twee penlights 1 behuizing 2 bussen voor banaanstekers 1 Elex-print, formaat 1 2 Mignon-cellen 1,5 V

Eventueel: 1 dubbele 3-standenschakelaar

Diversen: 2 geïsoleerde, soepele draden (ca. 50 cm) 4 banaanstekers 2 krokodilleklemmen

oSsx.

OAO

®l

9 9 9

De schakeling van de geleidingstester kan het beste op een kleine Elex-print (formaat 1) worden opgebouwd. Men hoeft niet per se een héle Eléx-print voor deze schakeling te gebruiken. Een 5,5 cm brede strook van de print biedt voldoende ruimte voor alle onderdelen. De koperbanen aan de onderzijde van de print zorgen voor de verbindingen tussen de onderlinge onderdelen. Op de onderdelenzijde moeten nog twee draadbruggen gelegd worden. In figuur 6 is de preciese ligging van de onderdelen en de draadbruggen duidelijk aangegeven. Wanneer voor de draadbruggen blanke koperdraad wordt gebruikt, is het erg belangrijk erop toe te zien dat er geen kortsluiting ontstaat tussen de luidsprekeraansluitingen en één van de draadbruggen. Bij de opbouw van de schakeling is het aan te bevelen deze volgorde in acht te nemen: draadbruggen - weer-

standen - kondensatoren transistoren. Begin altijd met die onderdelen die het beste tegen de hitte, die bij het solderen ontstaat, bestand zijn. Voor nadere informatie verwijzen we graag naar het artikel „solderen" elders in deze uitgave. Het geheel moet nu in een behuizing worden geplaatst. De luidspreker kan op de behuizing worden gelijmd (zie foto). Wees echter voorzichtig dat er geen lijm op het luidsprekermembraan (konus) druppelt! Het solderen van de bussen voor banaanstekers kan worden vergemakkelijkt door ze vooraf te vertinnen. Ten eerste moet de plastic isolatie worden afgeschroefd, alvorens de uiteinden van de bussen met de soldeerbout worden verhit. Laat wat soldeertin in de kleine buisjes lopen. Het verhitten van de uiteinden vereist nogal wat geduld, omdat de bussen zo heet moeten zijn dat het tin zich daadwerkelijk vasthecht. Ook bij het solderen van de draden aan de bussen is het aan te bevelen de plastic isolatie nog verwijderd te laten, anders zou die wel eens kunnen smelten. Om het geheel kompleet te maken, moeten nog twee meetsnoeren probes (testpennen) gemaakt worden. Neem daarvoor twee stukken soepel, geïsoleerd snoer van elk 50 cm en bevestig aan elk uiteinde een banaansteker. Als probes kunnen twee krokodilleklemmen dienst doen.

batterijen in serie 1,5 V |

t

1J5V J

Ï e

X transistorbatterij

®-\\-\I-\\-Q l.SV

Figuur 1. Drie bekende typen batterijen die alle bestaan uit verschillende in serie geschakelde 1,5 V cellen. Opgeteld komen we dan aan spanningen van 3 V, 4,5 V en 9 V.

1.5V

1.5V

Figuur 2. Met deze batterijhouders kunnen vier penlightcellen in serie worden geschakeld. Op de drukknopkontakten is dus 6 V beschikbaar.

Vaak zie je ook batterijen met een hogere spanning dan 1,5 V. Staaf batterijen van 3 V bijvoorbeeld, platte batterijen van 4,5 V en de bekende kleine 9 V batterij, om er maar een paar te noemen. Hoe kan dat? Hebben dan niet alle batterijcellen een spanning van 1,5 V, zoals elders in dit nummer is verkondigd? Toch wel. In figuur 1 zien we dat het geheim van die hogere spanning is dat er twee, drie of zelfs zes 1,5 V cellen in de batterijbehuizing zijn ondergebracht. Gewoon boven op elkaar gestapeld of, zoals bij de platte 4,5 V batterij, naast elkaar gezet en met draadjes doorverbonden. Iedereen die een zaklantaarn heeft kent het principe. Daarin schuif je meestal ook twee of meer batterijen, waarbij de pluspool steeds tegen de minpool van de volgende batterij komt te liggen. Eigenlijk kun je het vergelijken met een trein: Wanneer er zoveel wagons getrokken moeten worden dat één lokomotief het niet meer redt,

dan gebruik je gewoon twee loks. Die moeten dan natuurlijk wel allebei dezelfde kant op trekken. Als batterijen of andere elektronische komponenten achter elkaar worden geschakeld, dan noemen we dat een serie-schakeling. De spanning van verschillende in serie geschakelde batterijen is gelijk aan de som van de afzonderlijke celspanningen. Tenminste als ze, net als de loks van daarnet, de goede kant op staan, want anders werken ze elkaar tegen en wordt de spanning juist kleiner. De juiste „trekrichting" van de cellen is in figuur 1 met pijltjes aangegeven. Op deze manier kunnen we dus elke spanning maken die we willen, zolang het tenminste een veelvoud is van 1,5 V. Voor 12 V zetten we 8 cellen in serie, voor 15 V 10 stuks, voor 28,5 V 19 cellen... Vroeger toen er nog geen transistors bestonden, had je draagbare buizenapparaten die gevoed werden uit een „anodebatterij" van maar liefst 120 V. Zo'n ding was wel zo groot als een schoenendoos en bevatte 80 in serie geschakelde cellen. Voor veel gebruikte spanningen als 6 V en 9 V zijn speciale houders te koop om de batterijen gemakkelijk in serie te kunnen schakelen (figuur 2).

zelfbouw-batterij

In deze tijd, waarin we dage lijks worden gekonfronteerd met een vervuilend milieu en met slinkende energievoorraden, doet zoiets als een zelfbouw-batterij het natuurlijk prima. Maar helaas. Zij die denken dat hun energieproblemen hiermee definitief tot het verleden behoren, moeten we toch teleurstellen. Deze batterij kan weliswaar iedereen zelf maken, maar zijn bijdrage aan de huishoudelijke energierekening is slechts zeer bescheiden. Het gaat hier om een keukentafel-experiment dat een indruk geeft van het werk van de Italiaan Alessan dro Volta, die in 1800 de allereerste batterij bouwde. Hier volgt de bouwbeschrijving: In een schone weckfles of lege jampot doen we 1 theelepel keukenzout en 1 theelepel soda (natriumcarbonaat, Na2CC>3; verkrijgbaar bij de drogist). Bijvullen met warm water en goed roeren. In de vloeistof hangen we

vervolgens een reepje alumi niumfolie van ca. 4 cm breed en 15 è 20 cm lang. Het gemakkelijkste is om het reepje boven om de rand van de pot heen te vouwen en met een elastiekje vast te maken. Daarna ontdoen we een even lang stuk koper(litze)draad van zijn isolatie en hangen dat op dezelfde manier in de vloeistof. Let erop dat het koper en aluminium elkaar niét raken. De batterij is nu klaar. Tussen het reepje aluminium en het stuk koperdraad staat nu een spanning van ongeveer 1 V, waarbij het koper de pluspool vormt en het aluminium de minpool. Omdat die spanning eigenlijk te laag is om er echt iets mee te doen, is het aan te bevelen om twee batterijen te maken en die in serie te schakelen. Dan kunnen we bijvoorbeeld een LED laten oplichten zoals de foto laat zien (LED = light emitting diode: een lichtgevende halfgeleider). Daarbij wel in de gaten hou-

den dat de minpool (aluminium) met het korte pootje van de LED moet worden verbonden.

N.B.: Als de batterij een tijdje gebruikt is, dan zal opvallen dat het koper heel mooi blank wordt. Deze batterijopzet leent zich dan ook uitstekend voor het reinigen van koper of zilver. De LED is dan niet nodig. De weckfles of jampot wordt aan de binnenkant helemaal bekleed met aluminiumfolie en de te reinigen koperen of zilveren voorwerpen worden zodanig in de vloeistof gelegd dat ze de folie aan de zijkant net raken. Na een tijdje zijn ze als nieuw!

Overigens... ...de dimensie waarin spanning wordt uitgedrukt, kennen we als „volt"; een afleiding van de naam van Alessandro Volta (1745-1827). Volta heeft de door Luigi Galva-

ni in 1780 ontdekte galvanische elektriciteit verder onderzocht en bouwde in 1800 de eerste batterij. Die zogeheten „zuil van Volt a " bestond aanvankelijk uit 30, later uit 70 zilver- en zinkplaten, met daartussen in een zoutoplossing gedrenkte doeken. Volta noemde zijn konstruktie zelf een „elektromotor".

Figuur 1. De batterijen zijn bijna klaar. Alleen de sodaoplossing moet er nog in. Figuur 2. Hoe primitief het er ook uitziet, het werkt echt! Het oplichten van de LED vormt daar het bewijs van.

serieschakelingexperimenten Hier een paar experimenten, aan de hand waarvan iedereen zelf kan kontroleren of het klopt wat elders in dit nummer wordt verteld over het in serie schakelen van batterijen. Er zijn maar een paar dingen voor nodig: • 1 platte 4,5 V batterij • 1 zaklantaarn-lampje van 4,5 V (eentje van 3,8 V of 6 V is ook goed) • 1 fitting voor het lampje • 2 stukjes geïsoleerde koperdraad van ongeveer 20 cm lang • eventueel nog een tweede platte batterij en een 1,5V batterij. Eerst kijken we of alle onderdelen in orde zijn. Met een

scherp mesje verwijderen we de isolatie aan de uiteinden van de beide stukjes draad. Het lampje wordt in de fitting geschroefd en vervolgens klemmen we van elk draadje één uiteinde onder de op de fitting aanwezige aansluitschroefjes. De twee andere

1,5 V l

1,5

-

4,5 V

1

1,5 V l

4,5 V

Figuur 1. Zo testen we of de batterij, het lampje en de fitting in orde zijn. brandt "gewoon"

Figuur 2. Voor het lampje zijn alleen die cellen van belang die zich in de stroomkring bevinden. Aan de helderheid waarmee het lampje brandt valt te zien op welke spanning het is aangesloten.

t-1 1,5 V

3V

1

« T-r 1,5 1,5 V V

t

1

I

ii

3V

brandt zwak

1,5V

0 V

83607X-2

draadeinden verbinden we met de polen van de batterij. Brandt het lampje? Ja? Dan is alles okee. Nu gaan we het binnenwerk van de batterij onderzoeken. Met een beetje handigheid kan zo'n platte batterij open. We beginnen met het etiket eraf te halen. Daarna peuteren we met een scherp mesje de naad los tussen de behuizing en het deksel aan de bovenkant en nemen het deksel af. Dan zijn de drie in serie geschakelde cellen te zien waaruit de batterij is samengesteld. (De zwarte substantie waarmee de zaak is ingegoten er eventueel met een mesje wat afkrabben.) Nu verbinden we een aansluitdraad van het lampje met de minpool van de batterij (de lange strip). Met het uiteinde van de andere draad raken we nu een voor een de polen van alle cellen aan. Als alles goed is, moet dit het in figuur 2 getekende resultaat opleveren. Hoe fel het lampje brandt is duidelijk afhankelijk van de spanning. Hoeveel volt er over de hele serie-

schakeling staat is niet belangrijk; het gaat om de deelspanning waarop het lampje is aangesloten. Met twee (of drie) platte batterijen valt dus een experimentele spanningsbron te maken, die in stappen van 1,5 V alle spanningen van 0 tot 9 V (met drie batterijen: 0 tot 13,5 V) kan leveren. Figuur 4 illustreert dat.

i W H^H Figuur 3. Met twee in serie geschakelde (en opengewerkte) 4,5 V batterijen hebben we in een keer 6 verschillende spanningen tussen 1,5 V en 9 V tot onze beschikking. Figuur 4. Schematisch ziet die zesvoudige spanningsbron van figuur 3 er zó uit.

Tot slot nog een kwisvraag (om over na te denken en om uit te proberen)

"caaa Hoeveel bedraagt de spanning van de volgende serieschakeling, bestaande u i t e e n platte batterij en een 1,5 V batterij? (Let op de polariteiten!)

1+>—&KK) X

l

O

•pja8|Oj;uo>|8B uapjOM iep ue>| afdiuei iau ja|/\| A £ = A 9 ' l - A 9 > = D 'PRaBdo •A'd"| '|eeioj iau, UBA ua>j>|0.aa6je uapjOM ueAjeep èumueds ap laoiu 'p|ooda6 s] aio-pjaa>|J3A fuaneq A 9 ' l „ 9 S S 0 I „ 8 u a ap lepiuo jeew 'auas in ua||ao |aoq uaa jaiu, ueeis jeeMS||a/v\

TWX>M¥WD

r*^

Figuur 1. In de elektronica worden vrij „lichte" soldeerbouten gebruikt. Het zware loodgietersgereedschap zou weinig van de kwetsbare onderdelen heel laten!

N Solderen is en blijft de meest gebruikte manier om elektronische komponenten en geleiders met elkaar te verbinden. Geen enkele aspirantelektronicus ontkomt er dus aan om zich de soldeerkunst machtig te maken, of hij het nou prettig vindt of niet. In dit artikel gaan we eens punt voor punt bekijken hoe je tot een goede soldeerverbinding komt.

Soldeerbout, tin • Het beste is een soldeerbout van 15 a 30 W met een rechte „long-life" punt van zo'n 2 mm breed. Elke elektronicazaak heeft soldeerbouten in alle soorten en maten. • Er mag uitsluitend goede elektronica-tin worden gebruikt, bestaande uit 60% tin en 40% lood. In het hart van die tindraad bevindt zich een adertje met vloeimiddel (hars), dat bij het solderen verdampt en oxydatie voorkomt. Aanbevolen dikte: ca. 1 mm. • Een houder om de hete soldeerbout op te leggen is eenvoudig zelf te maken (figuur 2). • Middelen als soldeervloeistof of soldeerpasta niet gebruiken, want dan gaan de

soldeerlassen later korroderen.

Voorbereidingen • De te solderen onderdelen dienen schoon en vetvrij te zijn. Eventueel tevoren met spiritus reinigen. • Alle komponenten moeten om te beginnen stevig worden bevestigd. De aansluitdraden worden door de gaatjes in de print gestoken en vervolgens ietwat omgebogen zodat ze klem zitten. • De soldeerbout wordt opgewarmd en de punt wordt met een vochtige schone lap (of een speciaal sponsje) van oxydatieresten ontdaan. • Nieuwe soldeerpunten eerst vertinnen: een beetje tin op de punt laten smelten en weer afvegen - dit een paar keer herhalen tot de punt met een gelijkmatig laagje tin bedekt is. • De punt nooit of te nimmer met chemikaliën, schuurmiddelen of een vijl bewerken!

Solderen • De te solderen delen, bijv. aansluitdraad en printspoor worden beide met de bout verhit. • Tin toevoeren en wachten tot hij „vloeit". De juiste hoeveelheid is een kwestie van oefening. • Na 1 of 2 sekonden de bout wegnemen. Tijdens het afkoelen de soldeerlas niet bewegen, omdat er anders kleine haarscheurtjes in het tin kunnen ontstaan. • Een goede soldeerlas heeft de vorm van een enigszins holle kegel (figuur 3). • De onderdelen en de printsporen mogen niet te heet worden gestookt. Halfgeleiders en met name LED's zijn heel kwetsbaar wat dit aangaat. (Aansluitdraden eventu-

Figuur 2. Een houder voor de soldeerbout is zo gemaakt. Hier twee praktische en zeer goedkope modellen. Figuur 3. Goede soldeerlassen herkent men aan hun vorm. Belangrijk is dat beide delen voldoende verhit zijn.

eel m.b.v. een pincet of punttang koelen tijdens het solderen.)

Afwerking • Uitstekende draadeinden direkt aan de soldeerlas met een kleine zijkniptang afknippen (oppassen voor rondvliegende stukjes draad!). Dit kan ook vóór het solderen gebeuren; dat vermindert zelfs nog de kans op scheurtjes in de las. • Om de punt te sparen is het het beste om als het solderen langer dan een kwartier wordt onderbroken de punt af te vegen en de bout uit te schakelen. • Soldeerharsvlekken kunnen met benzine of aceton van de print worden verwijderd. Voorzichtig hiermee, want de printopdruk wordt ook door deze middelen aangetast.

Lossolderen • Overtollig soldeertin kan worden verwijderd door de betreffende plaats te verhitten en de print daarbij op zijn kop te houden, zodat het tin langs de bout naar beneden kan lopen (figuur 9). Een beetje kloppen op de print helpt soms. • Voor moeilijke gevallen kan zogenaamde „zuiglitze" uitkomst bieden. Die litze tegen het tin houden en vervolgens beide met de bout verhitten: het vloeibare tin kruipt nu langzaam omhoog in de litzedraad. • Met tin verstopte gaatjes in de print kunnen m.b.v. een potlood weer open worden

Figuur 4. Onderdeel erin steken. Figuur 5. Draadjes ombuigen en afknippen. Figuur 6. De bout erop. Figuur 7. Soldeertin toevoeren. Figuur 8. Af laten koelen.

8

.,..-s>i#::'

••.• • •

:Mt|||l§

•

-

•

.

- * . - . * »

:

•

•• .

12

•»v « * " •• » ^ . • • ••

f* •-.*.* •

•

•

••.'.•

- * \ *

•

.

* • . * *- \ « N • • . *

'

.

. •

•

•

•

•

* •

V? V* •

*

. '

. *

•

13

&.% •.*.!•" *'*.-*,

* • •

•

.

-

.

.*. *

»

•••> .

.

.

*

*V%*.-K-V*'.'*-.•;>•*•« .

*

Figuur 9. Verwijderen van overtollig tin: de bout van onder tegen de print, zodat het tin langs de punt kan afvloeien. Figuur 10. Het werken met „zuiglitze". Figuur 11. Het onderdeel is eruit maar het gaatje blijft bedekt met tin. Figuur 12. De punt van het potlood in de hete tin steken. Figuur 13. Als de zaak is afgekoeld, is het gaatje open.

*

•

•

.

.

•

.

•

-

.

.

*

.

•

gemaakt. Gewoon het tin verhitten en de potloodpunt door het vloeibare tin heen in het gaatje steken en laten zitten tot de zaak is afgekoeld. • Ook tin-verstoppingen tussen twee printsporen kunnen op dezelfde manier met een potlood worden verwijderd. Eventuele potloodstrepen daarna wel van de print weggommen, want grafiet is geleidend! Solderen is best lastig en het gebeurt maar zelden dat de allereerste soldeerlas er meteen al vlekkeloos uitziet. Geef de moed echter niet te snel op, want wat oefening doet bij solderen wonderen!

z^Mtjéêtfl „Wat betekent eigenlijk deze golf hier?" „Wat voor golf?" „Hier op dit typeplaatje staat „220 V ~ ". Wat 220 V is dat weet ik. Maar dat golfje? Toch niet: „Mag ik 220 V asjeblief, maar graag een beetje golvend."??

„Nu snap ik ook waarom je een netsteker ook rustig andersom in het stopkontakt kunt steken. Als de polariteiten zo snel wisselen maakt het niets uit hoe hij erin zit. Toch heeft het allemaal zo weinig zin, vind ik." „Weinig zin? Het is juist praktisch!" „Nou, denk nog eens aan die lokomotief die een trein moet trekken."

„O, dat golfje. Nee, dat betekent dat het wisselspanning is."

„Ja" „Wisselspanning? Hoe wordt die dan gewisseld?" „Wisselspanning is het tegenovergestelde van gelijkspanning. Bij gelijkspanning blijft de pluspool altijd de plus en de minpool altijd de min. Denk maar aan een batterij: de pluspool ligt boven aan het dopje en de minpool aan de onderkant. Altijd. Maar bij het stopkontakt wisselen die polen onderling voortdurend. Eerst is het rechter gat de pluspool en het linker de min, daarna ligt de plus links en de min rechts, dan weer rechts de plus en links de min, enzovoort. Dat noemen we wisselspanning." „Er wordt dus eigenlijk steeds omgeschakeld?" „Zoiets. Maar alleen gaat dat omschakelen erg snel. Elke 1/100 sekonde wisselen de polariteiten.

„Als die lok nu eens niet één bepaalde kant uit zou trekken, maar net zou doen als die wisselspanning: eerst even de ene kant uit, dan weer terug de andere kant uit. Dan komt die trein toch nooit van zijn plaats?" „Zo bekeken heeft het inderdaad weinig zin. Maar je moet je het ook anders voorstellen. Aangenomen, die trein moet op zijn weg de steden A, B en C aandoen. Dat kan op twee manieren. Hij kan van A, via B naar C rijden, dan weer met een boog naar A en opnieuw via B naar C enz. Hij kan echter ook heen en weer rijden: van A naar B, dan naar C, dan weer naar B, dan naar A, dan naar B, enz. Op de eerste route rijdt hij steeds vooruit..." net als bij gelijkspanning, bedoel je..."

)EL:9035SB

1 •

M l l f

^ ^ K jNMB ^MS VtfMK

„...en op de tweede route moet hij in A en C steeds omdraaien..." zoals wisselspanning ook steeds van polariteit verwisselt." „Precies!"

Bij het stopkontakt is dus elk gat, of „ k l e m " zoals de vakman zegt, 50 keer per sekonde een pluspool en 50 keer een minpool." „Hé... heeft dat wat te maken met „50-60 Hz", want dat staat hier onder „220 V ~ ". „Goed geraden. „Hz" is de afkorting voor „Hertz" en dat betekent zoveel als: per sekonde. In Europa wordt 50 Hz en in Amerika 60 Hz gebruikt."

„Dan weet ik ook een vergelijking. Als bij een detektive van meet af aan duidelijk is dat de butler het heeft gedaan, dan gaat het om gelijkspanning. Krijg je halverwege het idee dat de tuinman de dader is en het blijkt achteraf toch de butler te zijn, dan is het wisselspanning." „Vind je dat niet een tikkeltje ver gezocht

?"

Waarom zou je een elektronische eierwekker maken als je een goede zandloper hebt? Goeie vraag, want een zandloper gebruikt geen energie en zo'n wekker wèl. In deze tijd een belangrijk punt - zeker. Echter: een zandloper heeft maar één tijd, die meestal óf te lang óf te kort blijkt. En na het verstrijken van die tijd doet onze zandgevulde vriend helemaal niets om ons te waarschuwen. Deze eierwekker is daarbij vergeleken een stuk attenter. De kooktijd kan binnen ruime grenzen worden ingesteld en met een luide pieptoon laat hij weten dat de eieren gaar zijn.

Het schema Terwille van de duidelijkheid is het in figuur 2 afgebeelde schema met stippellijnen in vier stukken verdeeld. Weerstand R1 en zenerdiode D1 zorgen ervoor dat de gedeelten A, B en C met een konstante spanning gevoed worden. Het karakteristieke van een zenerdiode is dat hij, zo-

wekker

dra er een stroom door loopt, de spanning tussen zijn aansluitingen op een vaste waarde houdt (hier 5,6 V). Hij moet daarvoor in sperrichting worden geschakeld. Via R1 wordt de benodigde stroom er door geleid. Parallel aan de 5,6 V zenerspanning ligt een serieschakeling, bestaande uit elko C1, de potmeters P2 en P1 (instelpot) en weerstand R3 (zie figuur 3). Met de stroom die door de weerstanden loopt, wordt de elko opgeladen. De spanning over C1 zal daardoor dus langzaam toenemen, terwijl die over P1/R3/P2 (dezelfde spanning die ook aan pen 8 van IC1 ligt) juist langzaam daalt. Eveneens parallel aan de zenerspanning, ligt nog een tweede weerstand/kondensator-kombinatie, namelijk C2/R4. Via R4 wordt C2 ook tot de zenerspanning van 5,6 V opgeladen; maar omdat hij veel kleiner is, gaat dat een stuk vlugger dan bij C1 (in ca. 0,005 sek.). Het gedeelte B bestaat uit

3

*5-6V

ci|

Figuur 1. Het proef model van de eierwekker werd in een kompakt kunststof kastje ondergebracht.

N I . . . N 4 = IC1 = CD4011 CD 4011

tf

Figuur 2. De delen A en B van het schema zorgen voor de tijdsvertraging, terwijl C en D het piepen voor hun rekening nemen. Figuur 3. Dit gedeelte van de schakeling bepaalt de kooktijd.

twee NAND'-poorten (N3, N4) van het CMOS-IC IC1. De funktie van deze poorten kan in twee zinnen worden samengevat: - Alleen als op beide ingangen meer dan 3,5 V staat, is de uitgang 0 V. - In alle andere gevallen is de uitgang 5,6 volt1). Direkt na het inschakelen van de eierwekker (C1 en C2 zijn nog niet geladen) staat op pen 13 nul volt. Aan de uitgang van N4 (pen 11) is dus 5,6 V aanwezig. Die spanning wordt toegevoerd aan pen 9 van N3. En omdat ook op de andere ingang (pen 8) van deze poort in het begin nog spanning staat, zal op de uitgang (pen 10) dus géén spanning verschijnen. In de volgende delen van de schakeling, C en D, gebeurt daardoor niets. Dat blijft echter niet zo, want korte tijd later (ca. 0,005 sek.) is C2 opgeladen. Aan de toestand van N4 verandert dit voorlopig niets, aangezien op pen 12 nog 0 V staat. Pas als de spanning op pen 8 als gevolg van het opladen van C1 laag genoeg is geworden, gaat de uitgang van N3 naar 5,6 V. Daarmee staat op beide ingangen van N4 een hoge spanning, zodat pen 11 van 5,6 V naar 0 V gaat en zodoende wordt voorkomen dat N3 meteen wéér om zou schakelen. De uitgang van N3 aktiveert de delen C en D van de schakeling; met als resultaat een luide pieptoon. Kort samengevat komt het er dus op neer dat de delen A en B van de schakeling een tijdsvertraging veroorzaken tussen het moment van inschakelen (S1) en het klinken van de pieptoon. Deze vertraging - de kooktijd dus wordt met P2 ingesteld. Hoe lager de weerstand van de serieschakeling P1/R3/P2, des te hoger is de laadstroom van C1, des te sneller zal deze kondensator geladen zijn en des te eerder zal het piepsignaal klinken ten teken dat de eieren klaar

1

) Afhankelijk van de voedingsspanning van de poort.

zijn. Met S1 kan het piepen worden uitgeschakeld. Tegelijk wordt dan via D2, R2 en S1 elko C1 ontladen, zodat de eierwekker weer startklaar is. Deel C van de schakeling bevat de pieptoon-opwekker: de oscillator. De uitgangsspanning daarvan (pen 4 van N2) wisselt met een frekwentie van 1000 Hz (1000 trillingen per sekonde) zijn uitgangsspanning tussen 5,6 V en 0 V. (Hoe de oscillator precies werkt, wordt aan het slot van dit artikel uit de doeken gedaan). In het gedeelte D van figuur 2 zien we een eindtrap, welke de wisselspanning van de oscillator zodanig versterkt dat er voldoende kabaal uit de luidspreker komt. In rust staat er op pen 4 een hoge spanning, zodat door T1 geen basisstroom kan lopen. T1 spert dus en aangezien T2 zijn basisstroom van T1 moet krijgen, spert deze eveneens. Zodra de uitgangsspanning van N2 naar beneden gaat, dan kan T1 via R7 basisstroom gaan trekken. De door T1 versterkte stroom dient als basisstroom voor T2, welke op zijn beurt een stroom door de luidspreker stuurt. Omdat de spanning op de uitgang van N2 1000 keer per sekonde in- en uitgeschakeld wordt, krijgt de luidspreker iedere sekonde dus 1000 keer even stroom

4

ï X Figuur 4. C2 houdt pen 13 na het inschakelen nog even op 0V. Figuur 5. Zo kan de schakeling op een kleine Elex-print worden gemonteerd.

en trilt de konus met een frekwentie van 1000 Hz. Weerstand R9 voorkomt dat de luidsprekerstroom al te hoog zou worden.

5_

oSsx

©

Bouwbeschrijving Bij het nabouwen van de eierwekker op een Elex-print formaat 1 (figuur 5), moeten een paar dingen in de gaten worden gehouden. Het gebruikte IC, een CD 4011, is een zogenaamd CMOS-type. De ingangen daarvan zijn zo gevoelig dat het IC al door geringe statische ladingen vernield kan worden. De pennen dus liefst niet aanraken en het IC altijd bewaren in geleidende schuimplastic of gewikkeld in aluminiumfolie. Bij de montage voorts een IC-voètje gebruiken. Bij het solderen van de print wordt begonnen met het ICvoetje en de verschillende draadbruggen. Twee van de tien draadbruggen kruisen elkaar en op die plaats moet dus geïsoleerde draad worden gebruikt. De gaatjes voor P2 dienen met een 1,3 of 1,5 mm boortje een beetje groter gemaakt te worden. Met een fretboortje of een priem lukt het trouwens meestal ook wel. Het monteren van de onderdelen gaat in de gebruikelijke volgorde: weerstanden - kondensators - halfgeleiders. Van een paar weerstanden (R6, R7 en R4 bijv.) moeten de aansluitdraden tevoren een beetje in model worden gebogen. Let bij de eiko's en de halfgeleiders op de polariteit! Het streepje in het symbool van een (zener)diode korrespondeert met de gekleurde ring op de diode zelf. Wanneer het IC in het voetje wordt gestoken, zorg er dan voor dat de markering in de richting van het woordje „elex" wijst aan de rand van de print. Als de print klaar is wordt hij in een geschikt kastje gebouwd en volgens schema met de schakelaar, potmeter, luidspreker en batterij verbonden. Als de hele zaak op

jooHpo ca

Benodigde onderdelen: R1 = 1,8 k f i R2, R9 = 100fi R3 = 22 k f i R4, R5 = 1 M f i R6 ss 220 k f l R7 B 33 k f i P1 = 100 kü (instelpot) P2 ss 1'M'fl lin. (potmeter) C1 = 1000/LtF 10 V (elko) C2 = 4,7 nF C3, C4 = 1 nF D1 = zenerdiode 5,6 V 0,4 W D2 = 1N4148 (si-diode) T1 = BC 557 (PNPtransistor) T2 = BC 141 (NPNtransistor) IC1 = CD 4011 (CMOSNAND) LS = luidspreker 8 f i 0,2 W S1 ss omschakelaar Diversen: 1 Elex-print formaat 1 1 batterij-clip

1 9 V-batterij kastje, montagemateriaal en knop

i CS

de juiste manier is bedraad en er geen onderdelen kapot zijn, moet de schakeling zonder enige problemen direkt werken. Het kooktijd-bereik van P2 kan met instelpot P1 worden vastgelegd. Bij het proefmodel lag dat bereik tussen 30 sek. en 12 minuten. Door de voedingsspanningsstabilisatie met D1, is het kooktijdbereik geheel onafhankelijk van de toestand van de batterij. Dat betekent dus dat de tijdregelknop van een keurig schaaltje kan worden voorzien, dat naar keuze in minuten of in harheidsgraden („te hard - hard - zacht - te zacht") kan worden onderverdeeld. Het stroomverbruik is heel laag: 4 mA tijdens het koken, ca. 15 mA als de wekker piept. Wat te doen als de schakeling niet meteen werkt? Gewoon systematisch zoeken waar de fout zit! In „Elextra" wordt daar al wat meer over verteld. Verder is de beste raad die we kunnen geven: Blijf vooral rustig! Ook al moet de schakeling van voor tot achter helemaal worden nageplozen! Begonnen wordt met de spanning over de zenerdiode te meten. Daarna worden N3 en N4 getest: pen 13 met 5,6 V verbinden en pen 8 met de „ m i n " . Als de poorten in orde zijn moet op pen 10 nu 5,6 V staan; bovendien dient de wekker nu te piepen, gesteld tenminste dat de delen C en D van de schakeling goed funktioneren. Om de eindtrap (D) te kontroleren wordt de verbinding tussen pen 4 van IC1 en R7 losgesoldeerd, waarna R7 afwisselend tegen de plus en de min van de voeding wordt gehouden: dat laatste moet duidelijk hoorbare tikken in de luidspreker veroorzaken. Legt men R7 aan de minpool, dan kunnen de basis/emitterspanningen van de transistors worden gemeten (0,6 V elk). Deze laatste meting dient zo kort mogelijk te duren, want de luidspreker wordt hierbij een beetje overbelast. Het meten van de

Figuur 6. Het binnenwerk van het proefmodel. Het kastje biedt ruimte in overvloed.

6

Figuur 7. Dezelfde oscillator als in deel C van figuur 2, maar nu iets anders getekend.

spanningen op de poortingangen 1, 2, 6 en 13 heeft weinig zin, aangezien door het aansluiten van de meter die spanningen veranderen.

De oscillatorschakeling Deel C van het schema valt gemakkelijker te begrijpen als we het een beetje anders tekenen. Dat is in figuur 7 gebeurd. Zodra op pen 5 spanning aanwezig is, gedragen de beide NAND-poorten zich precies als inverters: bij ingangsspanningen hoger dan 3,5 V is hun uitgangsspanning 0 V, terwijl bij een ingangsspanning van 0 V op de uitgang 5,6 V verschijnt. Daarom zijn de poorten in fi- 1 guur 7 als inverters getekend. N1 en N2 vormen samen een soort lus. Wanneer de schakeling wordt geaktiveerd, dan daalt om te beginnen de spanning op pen 4 naar 0 V. Via R6 begint C4 zich dan op te laden. Omdat de spanning over C4 in het begin nog laag is, zal ook de spanning op pen 1/2 laag zijn: op de uitgang van N1 staat dus wèl spanning. Kort daarna is C4 echter geladen en is de ingangsspanning van N1 boven 3,5 V gestegen. Hij „klapt" dan om en de spanning op pen 3 daalt naar 0 V. Daardoor gebeurt met N2 hetzelfde als daarstraks met N1,

toen de spanning op pen 4 naar 0 V daalde: pen 6 gaat naar 0 V en pen 4 naar 5,6 V tot C3 is geladen. Dan gaat de spanning op pen 4 weer naar 0 V en begint de hele zaak van voren af aan.

Konklusie: De spanningen op de poort-uitgangen blijven voortdurend op en neer gaan, en wel met een frekwentie van 1000 Hz. De nietgebruikte kondensator wordt steeds ontladen.

Ol Batterijen opladen? Waarom zou je dat doen, er bestaan toch akku's?! Natuurlijk weet elke knutselaar, uitvinder in spe, etc. best dat er ook akku's zijn. Ondanks dat schijnt het zoeken naar een manier om gewone batterijen op te laden, een van die dingen te zijn die domweg blijven boeien. Ze hebben er echter nog steeds niets op gevonden. Echt opladen zoals bij akku's, dat gaat niet. Wèl is het mogelijk om ze met behulp van een kleine „laadstroom" een soort chemische opknapbeurt te geven, waardoor hun aftakeling wordt tegengegaan en de levensduur wordt verlengd. „Opfrissen" noemen we dat.

De batterijen mogen met ten hoogste 1,7 V per cel worden opgefrist. Is de spanning van de netvoeding ( l l ^ v ) daarvoor te hoog, dan zal deze eerst op de juiste waarde moeten worden gebracht. Daarvoor zorgen de dioden. Met een multimeter wordt U N V eerst nauwkeurig gemeten. Daarbij moet het stroomverbruik van het apparaat zo laag mogelijk worden gehouden (volume laag; motor van de recorder uitschakelen), want dan is U N V het hoogst. Het verschil tussen de gemeten spanning en de 1,7 V per batterij wordt met behulp van één of meer dioden weggewerkt. Over elke diode valt 0,6 V, dus we kunnen heel eenvoudig berekenen hoeveel we er nodig hebben.

Schakeling Heel veel draagbare radio's, recorders, etc. zijn tegenwoordig uitgerust met een ingebouwde netvoeding. Praktisch al die apparaten kunnen heel gemakkelijk worden voorzien van een „batterijopfrisser". Aan de netaansluiting van zo'n radio of recorder bevindt zich meestal een schakelaar (S in figuur 1) die maakt dat de batterijen worden uitgeschakeld als de steker erin wordt gestoken. Het enige dat we nu hoeven doen is die schakelaar overbruggen met een weerstandje (Rr in figuur 2). Zodra de netvoeding in gebruik is, gaat er namelijk via dat weerstandje een kleine „opfris"-stroom lopen naar de batterijen: precies wat we moeten hebben. Onze hele „schakeling" bestaat dus eigenlijk maar uit één enkel weerstandje!

Juiste spanning Als we alleen maar een weerstandje nodig hebben, waarvoor dienen dan de dioden D r in figuur 2? Dat zit zo:

Berekening Een voorbeeld: We hebben een radio die werkt op zes 1,5 V batterijen ( = 9 V). De opfris-spanning mag dus niet hoger zijn dan 6 x 1,7 V = 10,2 V. De gemeten spanning van de netvoeding (UNV) D e " draagt 11 V. Het verschil van 0,8 V is te hoog voor één diode, dus moeten er twee in serie worden gezet. Er ligt dan een spanning van 11 V - (2 x 0,6 V) = 9,8 V aan de batterijen: dat is 1,63 V per cel. Dan de weerstand Rr. Voor de berekening daarvan geldt de vuistregel: aantal batterijcellen x 8 f l . Tabel 1 geeft de waarden voor Rr bij de meest gangbare batterijspanningen. Nog een paar opmerkingen tenslotte: Deze opfrismetode is alleen bedoeld voor zink/kool-batterijen en werkt bovendien alleen als de netvoedingsspanning tenminste gelijk is of iets hoger dan de nominale batterijspanning ( = aantal cellen x 1,5 V); bij een lagere spanning gaat het feest niet door.

Tabel 1. Waarden van de weerstand Rr bij verschillende spanningen.

Tabel 1

batterijspanning

Rr

12 V 9 V 7,5 V 6 V 4,5 V

68 ft 47 Q 39 £2 33 f2 22 f2

Figuur 1. Met schakelaar S wordt omgeschakeld tussen net- en batterijvoeding. Figuur 2. De diode(n) en de weerstand kunnen rechtstreeks op de schakelaar worden gesoldeerd.

T I

X

naar het apparaat

o>

83612X-2

spanningsbron sbpkonrakr" >

Niets nieuws natuurlijk, maar het kan niet vaak genoeg gezegd worden: De netspanning van het stopkontakt bedraagt 220 V en is echt levensgevaarlijk! Jammer genoeg is het onmogelijk om de tamelijk hoge vermogens die in bedrijven en woonhuizen nodig zijn met behulp van een veilige lage spanning te transporteren. Omdat batterijen voor „grootverbruik" veel te duur zijn - één kilowatt-uur uit babycellen kost al gauw zo'n / 700 ! - kan geen enkele elektronica-hobbyist zonder de goedkope stroom uit het stopkontakt. Vroeg of laat krijgt hij er dus toch mee te maken en daarom hebben wij vast een lijstje samengesteld met regels en voorschriften voor de omgang met netspanning (zie de kolom rechts).

Transformators

» n a

co of

O I

Figuur 1. Deze trafo heeft één ingangs- en één uitgangswikkeling.

Netspanning is wisselspanning (zie „hoe zit dat?"). Dat is gunstig, want dat maakt dat we transformators kunnen gebruiken. Wat zijn dat? We gaan er nu niet al te diep op in, maar vertellen alleen globaal hoe die dingen er uit zien en wat je ermee kunt doen - het fijne van de zaak bewaren we tot een andere keer. Transformators, meestal kortweg trafo's genoemd, zijn wisselspanningsomzetters. Ze kunnen bijvoorbeeld een hoge in een lage spanning omzetten. In figuur 1 zien we een trafo. Hij bestaat uit twee wikkelingen (een „primaire" en een „sekundaire") koperdraad om een ijzeren kern, waarvan de aansluitingen naar buiten zijn gevoerd: twee ingangs- en twee uitgangs-aansluitingen hebben we zo. Op de ingangsaansluitingen (primaire kant) wordt de netspanning van 220 V gezet. Aan de sekundaire kant verschijnt dan een wisselspanning van 10 V (in dit voorbeeld). Die 10 V is ongevaarlijk. Aangezien er geen echte verbinding bestaat tussen de twee

wikkelingen, kunnen de sekundaire aansluitingen zonder bezwaar worden aangeraakt. Hoewel in figuur 1 10 V is aangegeven, worden er trafo's gemaakt voor bijna elke denkbare sekundaire spanning. (Houd er rekening mee dat spanningen hoger dan 42 V niet meer „aanraakveilig" zijn!) Bovendien zijn er trafo's die twee of meer in serie geschakelde of volledig onafhankelijke sekundaire spanningen leveren. Figuur 2 en 3 tonen daar voorbeelden

Figuur 2. Transformators met meer dan één uitgangsspanning. Boven twee onafhankelijke uitgangsspanningen, onder twee in serie geschakelde sekundaire spanningen.

netspanning

Figuur 3. Deze trafo levert een dubbel stel onafhankelijke spanningen van 10,12 en 15 V.

De volgende regels moeten bij het werken met netspanningsgevoede schakelingen beslist in acht worden genomen: 1. Bouw * Netspanningsvoerende delen moeten zodanig geïsoleerd worden dat ze bij gesloten behuizing niet kunnen worden aangeraakt, ook niet met een lang dun voorwerp. * Alle van buitenaf bereikbare metalen delen moeten geaard worden (wanneer ze in het apparaat niet geïsoleerd zijn).1) * Als het netsnoer vast met het apparaat is verbonden moet het van een deugdelijke trekontlasting zijn voorzien. * De bevestiging van de aders van het netsnoer dient mechanisch stabiel te zijn en niet alleen uit een soldeerlas te bestaan. * De aard-draad moet een stuk langer zijn dan de beide andere, zodat die als laatste losgaat als het netsnoer soms met geweld uit het apparaat getrokken wordt. * Tussen niet-geïsoleerde spanningsvoerende delen en andere blanke geleiders dient minstens 3 mm ruimte te zijn. 2. Testen * Het werken (solderen, monteren...) aan een geopend apparaat mag alleen als de netsteker uit het stopkontakt is getrokken. Uitschakelen alleen is niet genoeg! * Vóór het inschakelen kontroleren of alle spanningsvoerende delen goed stevig bevestigd zijn. Met de ohm-meter nagaan of er geen onderbrekingen en kortsluitingen zijn. * Bij het testen van een netspanningsvoerend gedeelte van de schakeling, altijd eerst de meetsnoeren (met geïsoleerde clips!) op de gewenste plaats vast klemmen en daarna pas de steker in het stopkontakt steken. De meetsnoeren pas verwijderen als de steker er weer uit is. * Bij het meten aan de laagspanningsvoeding van een schakeling dienen alle netspanningsvoerende delen geïsoleerd te zijn, om ongewild aanraken te voorkomen. 1) Netschakelaars met een metalen bedieningshendeltje moeten ook geaard worden als ze in een kunststof behuizing worden gemonteerd.

De simpele experimentele voeding die in dit artikel wordt beschreven is zonder meer in staat de plaats in te nemen van een vlakke batterij. De voeding levert een uitgangsspanning van 4,5V. Er zijn twee voorwaarden waaraan de schakeling moet voldoen: 1) Ze moet in staat zijn de (levensgevaarlijke) 220V van de netspanning om te zetten in een voor ons ongevaarlijke spanning van 4,5V. 2) De schakeling moet de binnenkomende wisselspanning gelijkrichten, met andere woorden de wisselspanning in gelijkspanning omzetten. De trafo (afkorting voor transformator) neemt de eerste taak voor zijn rekening: De netspanning (220V) wordt via het netsnoer naar de trafo geleid. De netspanning ontmoet op zijn weg naar de trafo twee „hindernissen", nl. netschakelaar S1 waarmee de voeding wordt in- en uitgeschakeld en zekering F. Deze zekering moet je je voorstellen als een klein glazen buisje, waarin een speciale draad is gespannen. Wanneer er ergens in de schakeling een kortsluiting optreedt, dan stijgt de stroom die door de zekering vloeit. Dientengevolge smelt de draad in de zekering, waardoor de stroomtoevoer naar de transformator wordt onderbroken. Neon-lampje La licht op wanneer de trafo

eenvoudige 45V voeding S1

il

a >*-

netspanning ontvangt. De sekundaire zijde van de transformator levert dan een wisselspanning van 4,5V, die naar gelijkrichterbrug B1 wordt geleid. Een moeilijk woord - gelijkrichterbrug in feite is het echter niets anders dan een kombinatie van vier dioden. Een diode is een hele kleine komponent, die maar in één richting stroom doorlaat, een soort elektronische éénrichtingsweg dus. Wanneer een diode stroom doorlaat, dan werkt ze als een gesloten schakelaar, zoals in figuur 2 is aangeduid. Wordt de spanning echter omgepoold (plus en min verwisseld), dan zal de diode

sperren, zoals te zien is in figuur 3. Maar nu even terug naar de vier dioden die tezamen de gelijkrichterbrug voor wisselspanning vormen. In figuur 4 is de positieve pool bovenaan getekend, dus laten we daar even vanuit gaan. De dioden D2 en D3 staan dan in doorlaatrichting en werken dus als een gesloten schakelaar (figuur 2). D1 en D4 doen datgene dat in figuur 3 is afgebeeld; ze sperren. Daardoor staat op de bovenste bruguitgang een positieve en op de onderste bruguitgang een negatieve spanning. Eénhonderdste sekonde later keert de spanning aan de

Figuur 1. De schakeling van de 4,5V-voeding. Men kan of een 220V neon-lampje aan de ingang of een LED met weerstand aan de uitgang van de schakeling monteren. Beide hebben één en hetzelfde doel: aanduiden of de voeding is ingeschakeld. Figuur 2. Diode in doorlaatrichting. Figuur 3. Diode in sperrichting.

O *•

diode geleidt

©

© =©

0 83615X2

stroom

3 **

diode spert

(O r^n U

Lnl

geen stroom

n\ ' i vV '

0_^o_0 83615X3

brugingang om (zie figuur 5). Nu sperren D2 en D3 en loopt er een stroom door D1 en D4. Aan de bruguitgang verwisselen de positieve en de negatieve pool echter niet van plaats, waardoor we de gewenste gelijkspanning hebben verkregen. Ook aan voorwaarde 2 is dus nu voldaan; de wisselspanning is in gelijkspanning omgezet. De zo verkregen gelijkspanning is echter nog niet zo netjes als ze zou moeten zijn. Deze onregelmatigheden zijn als een bromtoon te horen wanneer je deze schakeling als voeding voor een transistorradio gebruikt. De elektronica zou de elektronica niet zijn, als ze ook hiervoor niet een oplossing had. Het mankement kan worden verholpen met een elektrolytische kondensator (1000JUF/16V). De kondensa-

tor moet aan de uitgangsklemmen worden gesoldeerd. Wees echter voorzichtig! Elektrolytische kondensatoren hebben een plus- en een min-pool. Sluit hem dus niet verkeerd om aan (plus aan plus en min aan min). Door het aanbrengen van deze kondensator neemt de uitgangsspanning iets toe (bedraagt dan ca. 6 volt). Aan de uitgang van figuur 1 is een LED (light emitting diode = licht uitstralende diode) en een weerstand te zien. Deze kombinatie, LED en weerstand, kan worden gebruikt in de plaats van 220V neon-lampje. Ook hier geldt weer: Let op de plus- en de

o©

©—i

^v

Nf *© *©

ld

L>©

©—i

0

belasting

&-1

belasting

«e

e—1 ©—i

A

\

belasting

\

L>© Figuur 4. D2 en D3 laten de positieve gedeelten van de wisselspanningen door. Figuur 5. D1 en D4 laten de negatieve gedeelten van de wisselspanningen door. Figuur 6. Het binnenwerk van het prototype. Duidelijk zichtbaar is de beltrafo, die in deze schakeling werd gebruikt.

1ü o—1

Onderdelenlijst B1 = B40C1000 Tr1 = trafo 4,5V/0,5 A (eventueel ook beltrafo 5V/1A) La = kontrolelampje 220V F = 200 mA glaszekering (traag) S1 = twee-polige netschakelaar Diversen 1 netsnoer met steker 2 aansluitbussen (rood en blauw) 1 zekeringhouder voor glaszekering Eventueel R1 = 180O LED (rood)

min-aansluiting, anders kan de elektronica als hobby behoorlijk duur worden.

Tips voor de bouw De praktijk heeft ons geleerd dat de schakeling, wanneer ze éénmaal is opgebouwd, het beste in een stabiel, plastic kastje kan worden geplaatst. Wees vooral op je hoede wanneer de trafo, het netsnoer, de schakelaar en de zekering worden gemonteerd. De vier aansluitingen van de bruggelijkrichter moeten worden vastgemaakt aan de twee uitgangsaansluitingen van de trafo en aan de beide aansluitbussen. Als alle verbindingen goed zijn gelegd en alle komponenten (onderdelen) in orde zijn, dan zal de voeding zonder meer werken. Figuur 6 laat zien hoe ons prototype er van binnen uitziet. De spanning van de door ons gebruikte beltrafo ligt weliswaar iets boven de verlangde waarde, namelijk 5V, maar deze trafo heeft twee grote voordelen; hij is goedkoop en bovendien in elk (goed) warenhuis verkrijgbaar. In het proefmodel werd een LED als kontrolelampje gemonteerd.

Stel je voor: je fietst op straat, op je gemak, en plotseling hoor je een sirene! Je kijkt om in de verwachting dat een politie- of brandweerauto in aantocht is, maar niks hoor. Geen auto, geen zwaailicht, het enige dat je ziet is een fietser die een zelfgebouwde elektronische sirene op zijn fiets heeft gemonteerd. De schakeling zit vrij eenvoudig in elkaar. IC2 vormt samen met R2, R3, P2 en C3 een oscillator. Het IC produceert dus trillingen met een frekwentie die in het hoorbare gebied ligt. Aangezien IC2 niet genoeg stroom kan leveren voor het sturen van een luidsprekertje is transistor T1 nog toegevoegd. Deze transistor is als emittervolger geschakeld. Dat betekent dat hij niet de spanning aan zijn basis versterkt, maar wel de stroom (zie ook „regelbare voeding"). De frekwentie van

fielssirene de oscillator bepaalt de toonhoogte van de sirene. Die frekwentie hangt af van de onderdelen R2, R3, P2 en C3, maar ook van de spanning aan pen 5 van IC2. Deze pen is via R5 verbonden met een andere oscillator die is opgebouwd rond IC1. Dit IC produceert een langzaam stijgende en dalende spanning, waardoor de toonhoogte van de sirene ook langzaam stijgt en daalt. Op die manier ontstaat het typische geluid van een Amerikaanse sirene. De hele schakeling wordt energiebewust - gevoed door de fietsdynamo. De dynamo van een fiets is echter een generator die een wisselspanning levert. Daarom wordt de spanning van de dy-

namo eerst gelijkgericht door B1 en vervolgens „afgevlakt" door elko C1, waardoor een keurige gelijkspanning ontstaat. Deze spanning kan gebruikt worden voor het voeden van de schakeling (lees ook „eenvoudige 4,5 Vnetvoeding").

De bouw De toegepaste onderdelen zijn allemaal standaardkomponenten die in elke elektron ica-zaak worden verkocht. De onderdelen worden gemonteerd op een klein Elex-printje (formaat 1). Eerst moet je de gaatjes voor de instelpotentiometers wat groter maken met een 1,3 mmboortje of een kleine priem.

Dan kunnen de IC-voetjes, de draadbruggen en de weerstanden op de juiste plaatsen worden gesoldeerd. Daarna volgen de drie kondensatoren, B1 en de transistor. De transistor krijgt een koelsterretje, zodat hij niet te heet wordt. Tenslotte gaan de IC's in de voetjes, waarbij de uitsparingen van de IC's naar het Elex-tekentje op de print moeten wijzen. Voor de „geluidsproduktie" zijn in het schema twee mogelijkheden gegeven. De grootste geluidssterkte krijg je als drie kleine 8£2 -luidsprekertjes in serie worden geschakeld. Wat minder herrie geeft een enkel luidsprekertje, maar dat is wel goedkoper. In dat geval moet R6 worden toegevoegd, anders gaat T1 stuk. In figuur 2 is de hele opgebouwde schakeling te zien. Deze kan nu in een leuk kastje worden ondergebracht.

LS-8n/0,5w NE 555

J- PI . Tngger

M

I

Oulput [

w

I

=" ^ Ji_ ...

UT

I©

iip 5. 6. 7 8.

Contrei! Voltage Threshold Discharge Vcc

"

bovenaanzicht bovenaanzicht

Figuur 1. De schakeling van de fietssirene betrekt zijn energie uit de dynamo.

Druktoets S1 kan het beste met een beugeltje op het stuur worden bevestigd. Omdat de dynamo voor deze schakeling wordt gebruikt is het handig om nog een extra schakelaar voor de fietsverlichting erbij te maken. Met P1 kan de toonhoogte van de sirene worden ingesteld, met P1 de „snelheid" van het sirenegeluid. In plaats van instelpotjes kun je ook gewone potmeters nemen.

#

IC1 en IC2 In deze schakeling wordt voor de oscillators het veelzijdige timer-IC 555 toegepast. Via R1 en P1 wordt kondensator C2 geladen, zodat de spanning over C2 langzaam stijgt. Als die spanning gestegen is tot 2/3 van de voedingsspanning ontlaadt het IC de kondensator, totdat zijn spanning nog maar 1/3 van de voedingsspanning is. Dan spert de „ontlaad-aansluiting" (pen 7) weer en kan de kondensator opnieuw worden geladen. Zo varieert de kondensatorspanning kontinu tussen 1/3 en 2/3 van de voedingsspanning. IC2 werkt op dezelfde manier, maar hier wordt de bovengrens van de kondensatorspanning ook nog gevarieerd door de spanning aan pen 5. Hoe hoger die spanning, hoe langer het duurt voordat de kondensator die bovengrens bereikt. De oscillatorfrekwentie wordt dan lager.

Denk er aan... ...dat deze sirene niet gebruikt mag worden als vervanging voor de gewone fietsbel. Die fietsbel moet dus gewoon op de fiets blijven zitten! Opmerking: Wanneer je een luidsprekertje van 25Ï2 (1 watt) kunt bemachtigen, dan kunnen de drie 8 f i -luidsprekertjes door deze vervangen worden. Weerstand R6 is in dit geval niet nodig.

Figuur 2. Zo worden alle delen met elkaar verbonden. Het printje en de luidsprekertjes worden in een kastje gemonteerd. Figuur 3. Zo moeten de onderdelen op het Elex-printje worden geplaatst. Zowel ronde als rechthoekige bruggelijkrichters kunnen worden gebruikt. Onderdelen R1 = 22 k £2 R2 = 3 , 3 k t 2 R3 = 56 k £2 R4 = 1 k Q, R5 = 27k£2 P1, P2 = 500 k f i (instelpotmeter) C1 = 1000/xF 25 V (elko) C2 = 1 0 / / F 2 5 V ( e l k o ) C3 = 4,7 nF B1 = B40C500 T1 = BC 141

IC1, IC2 = 555 S1 = druktoets Luidspreker: 3 x 8 ü, 0,5 W of 1 x 8 £ 2 0,5 W plus weerstand R6 ( = 47 f2 , 0,5 W) Verder: 1 koelster voor T1 1 Elex-printje formaat 1

[OT£ft®| i IS

Misschien heeft u wel eens nagerekend hoeveel energie er in een auto-akku kan worden opgeslagen; dat ligt zo rond een halve kilowattuur. Dat is voldoende om een lamp van 100 watt zo'n 5 uur te laten branden! Aardig wat, hè. K u n t u zich een elektriciteitsreservoir voorstellen waarin 'n miljard kilowatt-uur kan worden opgeslagen — dus zo groot als vier miljard auto-akkus! ? Het lijkt onmogelijk, maar zoiets bestaat: hetenergie-pompreservoir Vianden in Luxemburg. Behalve dan de eigenschap dat er energie in kan worden opgeslagen heeft dat reservoir echter heel weinig met een auto-akku gemeen. Het principe van zo'n energie-pompinstallatie is eigenlijk heel eenvoudig. Uit een laag gelegen bassin pompt men water naar een hoger gelegen bassin. Die pomp w o r d t aangedreven door een elektromotordie (netalseen

n nnr

—i —

fietsdynamo) ook omgekeerd kan werken: dus als stroomopwekker ofwel generator. Voor het ontladen van de " a k k u " laat men het water uit het bovenste bassin naar beneden lopen, waarbij het

Figuur 1. Belastingskurve van het plaatselijke lichtnet op een doorsnee winterdag. Duidelijk is te zien dat de dag/nachtschommelingen voor een flink deel door het energie-reservoir worden opgevangen. Figuur 2. Op de Nikolausberg (Mont St. Nicolas) bij Vianden werd een kunstmatig stuwmeer aangelegd. De eigenlijke installatie bevindt zich binnen in de berg. 's Nachts wordt er water omhooggepompt, overdag laat men het weer naar beneden lopen om met behulp van een turbine stroom op te wekken.

Ti' n r

T 18

20

22

24h

B3669X 1

•

stroomopname van en erg ie-reservoir

vaste stroomafname variabele stroomproduktie van centrale

CD

stroomafgif te van en erg ie-reservoir

op zijn weg een waterturbine aandrijft die met dezelfde motor is verbonden. De motor fungeert nu als generator, met als gevolg dat we als het ware de elektrische energie weer terugkrijgen die tevoren bij het pompen

was verbruikt. Een energie-pompreservoir bestaat dus u i t : — een boven-bassin — een onder-bassin — een verbinding tussen de bassins, met afsluiter — een of meer p o m p /

energie-reservoir Vianden

motor/turbine-kombinatie(s). Waarvoor dient dit alles? Wel, alle grote elektriciteitscentrales draaien daq en nacht door, want zo'n ding stil leggen is moeilijk en

onekonomisch. Het groter of kleiner maken van de geproduceerde hoeveelheid stroom is wèl mogelijk, maar ook dat kost energie en het is maar in beperkte mate mogelijk. Het stroomverbruik schommelt in de

loop van de dag echter aanzienlijk: tussen 2 en 3 uur 's nachts w o r d t aanzienlijk minder stroom afgenomen dan tijdens de pieken 's ochtends rond een uur of t i e n , elf. Zo'n energiereservoir als in Vianden helpt de schommelingen opvangen, 's Nachts w o r d t het "overschot" aan energie van de centrale gebruikt om het water naar boven te pompen en overdag, tijdens de piek-uren, worden de centrales door het naar beneden stromende water geholpen. Figuur 1 t o o n t in grafiekvorm hoe op een gewone winterdag het verloop van de stroomproduktie er uit ziet in het gebied waarin het Vianden-reservoir w o r d t ingezet. De bijdrage van het reservoir is bovenin de grafiek gekleurd aangegeven. Zoals te zien wordt een flink deel van de pieken opgevangen door de stroom van het reservoir, terwijl het dal in de grafiek zo rond drie a vier uur 's nachts een stuk minder diep is geworden als gevolg van het nachtelijk pompen. Het grote voordeel van zo'n energiereservoir is dat er ook snel optredende pieken mee kunnen worden opgevangen. Met de variatiemogelijkheden van de centrale zelf (gearceerde deel) kunnen daarentegen alleen globale, geleidelijke verschillen in het verbruik worden weggewerkt. Het energiereservoir in Vianden is ontworpen voor een cyclus van 7% uur pompen en 414 uur turbine-aandrijving per dag. Daarbij wordt maar liefst 6,8 miljoen m ^ water omhoog gepompt naar het 280 meter hoger gelegen boven-bassin. Tijdens het pompen is maximaal 836.000 kW (1 kilowatt = 1000 w a t t ; elektrisch vermogen) nodig. Het maximale opgewekte vermogen

(energie per tijd) ligt rond de 1,1 miljoen kW. Het verschil tussen deze beide waarden wordt veroorzaakt door het verschil in tijdsduur; het reservoir w o r d t sneller ontladen dan het gevuld wordt. Op het ogenblik is de situatie zo dat het Vianden-reservoir jaarlijks 2,16 miljoen kWh (1 kilowatt-uur is 1000 watt-uur; energie) opneemt en ongeveer 1,6 miljoen kWh produceert. Dat komt overeen met een rendement van 74%. Een deel van de watervoorraad in Vianden blijft altijd in reserve om bij een eventueel defekt aan een elektriciteitscentrale in te kunnen springen. In totaal heeft de bouw van het energiereservoir vijf jaar in beslag genomen, van 1959 t o t 1964 is men er aan bezig geweest. De drie belangrijkste onderdelen zijn: — het boven-bassin, bestaande uit twee stuwmeren die op de Nikolausberg bij Vianden kunstmatig zijn aangelegd: — het onder-bassin, gerealiseerd met behulp van een stuwdam in het Luxemburgse riviertje de Our; — de onderaardse "machinekamer" die door middel van twee gepantserde drukleidingen in verbinding staat met het boven- bassin en via twee onderaardse tunnels met het onder-bassin. In de machinekamer staan 9 groepen machines opgesteld. De luchtfoto van figuur 2 toont hoe de hele installatie er van buiten uitziet: het uit twee delen bestaande bovenbassin, de uitmonding in de Our en de schakelinstallatie aan de voet van de Nikolausberg. In totaal bevat het boven-bassin 712 miljoen m^ water, waarvan echter slechts 6,8 miljoen kubieke meter w o r d t gebruikt. Met drain-leidingen die zich in de wanden van het bassin

bevinden w o r d t het waterverlies voortdurend gekontroleerd. De in/uitlaatopeningen van de beide gedeelten van het bassin bevinden zich respektievelijk voor aan de rand en bij de scheidingswand. Voor de drukleidingen heeft men met explosieven twee tunnels in de berg moeten maken. De leidingen zelf zijn in stukken getransporteerd, in de tunnel aan elkaar gelast en daarna met beton in de rots verankerd. Bij vol vermogen stroomt het water met een snelheid van 6 m/s (meter per sekonde) door de respektievelijk 6 en 6,5 m dikke leidingen. De snelheid is dus "slechts" 20 km per uur, maar uit de dikte van de leidingen kan men afleiden wat voor enorme hoeveelheden water zich naar beneden storten. De buizen zijn daar dan ook op berekend en hebben een wanddikte van 37 mm. Beneden vertakken de beide leidingen zich in 8 resp. 10 toevoerkanalen voor de machines. Per groep is een turbine-aansluiting en een pomp nodig (figuur 3). De 330 m lange grot met daarin de machines ligt onder het laagste waterpeil van het

Figuur 3. In de 330 m lange machine-hal zijn 9 groepen machines opgesteld. Elke groep bestaat uit een turbine (vooraan op de foto) een motor/generator en een pomp.

Figuur 4. Dwarsdoorsnede van de Nikolausberg. Twee drukleidingen verbinden het stuwmeer met de machines in de grot. De cijfers geven de hoogte aan waarop de diverse onderdelen van de installatie zich bevinden.

onder-bassin, zodat het water uit zichzelf de pompen in kan stromen. De schematische voorstelling van f i guur 4 illustreert de hele opzet nog beter dan de f o t o van figuur 2. Het gaat hier om een op schaal getekende dwarsdoorsnede van de hele installatie. Figuur 5 toont enkele details van het indrukwekkende machine-park. Van uit de drukleiding (7) w o r d t het water naar de slakkenhuisvormige Francis-turbine (5) geleid. Daarvoor bevindt zich een kogelventiel (6) waarmee de hoeveelheid water — en dus het gele-

verde vermogen — kan worden geregeld. Om te voorkomen dat door de enorme krachten die dit ventiel te verwerken krijgt, de zaak aan diggelen gaat, werd een speciaal verbindingsstuk toegevoegd, een soort kompensatiebus. Elke turbine verwerkt bij vol vermogen 39,5 m 3 /s (kubieke meter water per sekonde) en geeft dan 100.000 kW aan de motor annex generator af. Het toerental bedraagt 428 toeren per minuut; tamelijk veel, de afmetingen en het enorme gewicht in aanmerking genomen. De motor/generator werkt met een nominale spanning van 13.800 V , de stroom w o r d t gemeten in k A (= 1000 A ) . Met behulp van transformatoren, die zich in een andere grot bevinden, w o r d t de spanning omhoog getransformeerd naar 220.000 V. Om " n a t t i g h e i d " te voorkomen ligt de transformatorgrot boven het waterpeil van het onder-bassin. Turbine, generator/motor en pomp zitten op een en dezelfde horizontale as (figuur 6). Met behulp van een perslucht-installatie worden niet gebruikte tur-

dwars-doorsnede 510,30

1 . onder-bassin 2. 220.000 V schakelinstallatie 3 . machinepark 4 drukleidingen 6 . boven-bassin

83669X-3

turbine-aandrijving

Figuur 5. Deze doorsnede illustreert de werking van een Francis-turbine. Het water belandt via het kogelventiel bij de turbine, drijft deze aan en stroomt er aan de zijkant weer uit. Figuur 6. Turbine, generator/ motor en pomp zitten op één as. De generator/motor kan zowel worden gebruikt voor het aandrijven van de pomp als voor het opwekken van stroom.

1 . transformatorgrot 2 . onderwater-grot 3 . beveiliging 4 . waternivo in onder-bassin 5. turbine 6 . kogelventiel 7 . drukleiding 8 . gang met hulpmachines 9 . kabelgang 1 0 . afwateringskanaal 1 1 . 2 2 0 . 0 0 0 V kabelgang

motor/generator

vermogen =

turbine

energie per tijdseenheid het vermogen wordt uitgedrukt in de eenheid "watt" energie = vermogen maal t i j d energie wordt uitgedrukt in de eenheid "watt-sekonde" 13.600.000 watt-sekonden = 1 kilo-watt-uur) rendement = geproduceerde energie x100% benodigde energie het rendement geeft aan hoe ekonomisch (rendabel) er met energie omgesprongen wordt

bines en pompen schoongespoten om onnodige verliezen te voorkomen. Het maximale pomp-vermogen is met 21 m /s iets lager dan het turbine-vermogen. Zeer speciale kabels verbinden de transformatoren in de grot met de zich buiten bevindende schakel-installatie. Van daaruit gaat het met 220 kV hoogspanningsmasten naar het stadje Niederstedem in de Duitse Eiff e l , alwaar de verbinding t o t stand komt met het Europese 380 kV-net. Het onderbassin in het Our-dal bevat 10 miljoen m 3 meter water. Dit waterbekken w o r d t door middel van een 30 meter

hoge stuw-muur afgesloten. Aan de voet van die stuw bevinden zich twee vertikale zogeheten Kaplan-turbines, die een vermogen van maximaal 3100 kW kunnen opwekken. De voortdurend stijgende behoefte aan stroom maakte dat al vrij kort na de ingebruikname van het energiereservoir de 9 groepen machines moesten worden uitgebreid met een tiende. Voor deze aggregaat werd aan de voet van de Nikolausberg een 50 meter diepe loodrechte schacht uitgehakt met een doorsnede van 20 meter. Die tiende machine heeft een vertikaal staande as en bestaat

uit slechts twee eenheden: onder de turbine en boven de motor/generator. Door de draairichting o m te keren kan tussen pompen en turbine-aandrijving worden omgeschakeld. Deze tweedelige versie is weliswaar goedkoper dan de driedelige konstruktie zoals die voor de overige machines is gebruikt, maar daar staat tegenover dat het omschakelen ongeveer twee keer zo lang duurt (ca. 320 sekonden in plaats van 150 sekonden). De tiende machine is sinds eind 1976 in gebruik en levert 200.000 kW. De vermogensopname bij het pompen bedraagt 215.000 kW. N.B. Mocht u toevallig eens

bij Vianden in de buurt zijn, dan moet u beslist van de gelegenheid gebruik maken om eens een kijkje te gaan nemen bij het energie-reservoir. Dat is een heel indrukwekkende belevenis. Bezichtiging in groepsverband met een komplete rondleiding is ook mogelijk. Daarvoor is het wel aan te bevelen tevoren een afspraak te maken met het "Pumpspeicherwerk V i a n d e n " .

„Heb je die nieuwe kassa's wel eens gezien?" „Welke bedoel je?" „Ik heb daarstraks een nieuwe spijkerbroek gekocht. Kom ik aan de kassa, ik wist niet wat ik zag, daar slaat de verkoopster niet gewoon de prijs aan, maar veegt even met een of ander raar soort pen over het prijskaartje en hup, daar komt de kassabon al uit het apparaat rollen!" „Sterker nog! De kassa heeft waarschijnlijk niet alleen de prijs geregistreerd, maar ook nog het nummer en de maat van je spijkerbroek." „Hoe komt die kassa aan al die wijsheid?"

licht, de zwarte niet. Zo herkent de pen de streepjes en deelt dat via een kabel aan de kassa mee."

„Heb je dat prijskaartje wel goed bekeken? Is je niets opgevallen?"

„Maar wat heeft de kassa eraan, als die pen gewoon doorgeeft: „ w i t " of „zwart"?"

„Nee. Hoogstens zo'n stel van de zwarte streepjes, maar die staan tegenwoordig bijna overal op."

„Wit en zwart zijn voor de kassa binaire cijfers. Dus bijvoorbeeld: zwart = 1 en wit = 0, of andersom. Of: brede zwarte streep = 1, smalle streep = 0. Er zijn een heleboel mogelijkheden en die ken ik ook niet allemaal."

„Precies. Dat noemen ze bar-kode. In dat zwart/witte streepjespatroon zit alle informatie: prijs, nummer, maat, enz. En die „rare pen" van de verkoopster kan die bar-kode lezen." „Lezen? Er zit zeker een mannetje in die pen die de streepjes telt, hè?" „Geen mannetje, maar een lichtbron die de barkode belicht. De witte gedeelten reflekteren het

„Maar hoe kan die kassa nu in godsnaam uit 1 en 0 zoiets maken als „spijkerbroek, maat 48, f 49,90"? Dat wil er bij mij niet in." „Rustig maar. Wel eens van digitale techniek gehoord?" „Nee." „Digitale techniek kent maar twee cijfers: 0 en 1. Dat heet een binair systeem. Grote getallen wor-

den samengesteld uit verschillende binaire cijfers. Ik zal de getallen 1 t/m 10 wei eens in binaire vorm voor je opschrijven:

5-

n.

Q&bcvCLe /u

O

O 1

i

Tot zover is het nog hetzelfde.

„Juist! Dat is nu digitale techniek! En met een lampje en een stuk draad erbij, kun je dat cijfer weer naar iets anders toe leiden: o"

r^

10

$ Omdat er voor een „ 2 " geen binair cijfer meer bestaat, hebben we een tweede cijfer nodig.

,3

/ 1 1 0O

Overigens werkt men in de digitale techniek meestal met 5 V en niet met 1,5 V." „Wacht even. Om tot 10 te tellen heb ik dus vier schakelaars nodig. Dat gaat er dan zó uitzien:

Voor de „ 4 " zijn zelfs twee cijfers niet genoeg."

5~

i9

iO

1 o I 1 II 1 00

1 1

oo 0 1

„Vier cijfers maar liefst voor het getal 10. Een ingewikkeld gedoe zeg!" „Valt wel mee. Het praktische is dat je die cijfers 0 en 1 gemakkelijk door iets anders kunt vervangen. Bijvoorbeeld door zwart en wit zoals bij de bar-kode, of lamp-aan en lamp-uit of spanning-in en spanning-uit." „Dan zou ik dus met een batterij en een schakelaar cijfers kunnen maken. Met dit schema bijvoorbeeld:

836I?X

l> 7, k ) 0

£_

1

o 1

0 1

M

£é ^.

Zeg, zou het niet gemakkelijker zijn om maar twee leidingen te gebruiken en de getallen door verschillende spanningen voor te stellen, bijvoorbeeld 0 V voor 0, 1 V voor 1 en 10 V voor 10?" „Je zou dan inderdaad draad sparen. Het probleem is alleen dat je aan het lampje niet goed kunt zien hoeveel volt er op staat. En nog iets: Als er in de voeding een spanningsvariatie optreedt van bijvoorbeeld 1 V, dan speelt dat in de digitale techniek geen enkele rol. Maar bij jouw systeem gaat het dan meteen fout. Een 4 wordt dan een 3 ! " „En dan kost die broek nog maar / 39,90 in plaats van ƒ 49,90. Een speciale spanningsvariatie-aanbieding, zogezegd!"

akku-bewaker Met de volgende schakeling is het mogelijk de konditie van een normale auto-akku te allen tijde te kontroleren. Dit ontwerp is vooral nuttig in de winter, daar onvoldoende geladen akku's bijzonder gevoelig zijn voor vorst, en wat dat betekent is wel duidelijk... De akku-bewaker bevat drie LED's (lichtgevende dioden): - D3: Deze rode LED licht op wanneer de spanning van de akku lager wordt dan 11,5V. De akku is dan praktisch leeg (of overbelast). - D1: Deze groene LED geeft aan dat de akkuspanning tussen 11,5V en 14,5V ligt. In dat geval is alles in orde. - D2: Deze is evenals D3 rood en signaleert dat een akku overladen is (spanning hoger dan 14.5V).

Figuur 1. De schakeling van de autospanningsbewaker. Figuur 2. Het „spanningsvenster" tussen U6 en U7. Figuur 3. Potmeters P1 en P2 worden resp. bij 11,5V en 14,5V ingesteld.

De schakeling Het „hart" van de schakeling wordt gevormd door vensterdiskriminator IC1 (IC = integrated circuit). Dit IC vergelijkt de spanningen op pen 8 (U8) met de vensterspanningen op de pennen 6 en 7 (U6 en U7). De vensterspanningen U6 en U7 worden met behulp van spanningsdelers (potentiometers P1 en P2) uit een stabiele referentiespanning van 6V

+

i

.>-&

T

U 6 — • r-

U7-«-

t-?— +

«9

D2

-?

1 -f*—

0

De opbouw Figuur 6 toont hoe het prototype van deze elektronische lijfwacht eruitziet, wanneer het op een blinddeksel van het dashboard is gemonteerd. De komplete konstruktie kan zo gemakkelijk in het dashboard geplaatst worden. De inbouw van de akkubewaker vergt dus niet al te veel moeite en tijd! Kijk wel eerst even of achter het dashboard voldoende ruimte is, alvorens de onderdelen op de print te solderen. De Elex-print, formaat 1, kan eventueel met een fijne ijzerzaag tot een lengte van circa 7 cm worden verkort. Als eerste moeten de draadbruggen worden gesoldeerd. Dan is het de beurt aan het ICvoetje. Het is namelijk tamelijk riskant om het IC zelf vast te solderen (IC's zijn niet zo erg hittebestendig). Let erop dat de markering in het voetje en het IC naar de LED's wijst. Vervolgens kunnen de weerstanden en de elko (elektrolytische kondensator) worden bevestigd. Denk eraan dat de elko een plusen een minpool heeft. De lichtgevende dioden (LED's) moeten als laatste worden bevestigd, omdat ze hittegevoelig zijn. Ook nu weer: Denk aan de polariteit!

De afregeling De komplete schakeling moet op een regelbare netvoeding worden aangesloten.

^—r'HHb-»

D3

D1

verkregen. Deze referentiespanning is aanwezig op pen 10 van IC1. U6en U7 zijn de twee uitersten waartussen de akkuspanning moet liggen: U6 = 14.5V en U7 = 11,5V. Maar nu even terug naar pen 8 van IC1. Ligt U8 tussen U6 en U7(14,5V - 11,5V), dan licht D1 op en is alles in orde. Is echter U8 hoger dan U6, dan zal D2 branden. LED D3 licht op, wanneer U8 lager is dan U7. Aangezien de vensterspanningen tussen 0V en 6V liggen, kan maar een deel van de akkuspanning met de ingang van pen 8 worden verbonden. De weerstanden R1 en R2 delen de akkuspanning door vier. R3 en R4 zorgen dat de dioden niet beginnen

te flikkeren wanneer de spanning precies 11,5V of 14,5V bedraagt.

-"1 -*1

^

n

Wh

Onderdelenlijst RI

akku-bewaker

naar drukopnemer

Potentiometer P1 moet nu zo worden ingesteld dat diode D1 dooft en D3 oplicht bij 11,5V netvoedingsspanning. Draai daarna aan P2 totdat D1 uitgaat bij 14,5V en daarvoor in de plaats D2 oplicht. Dat is alles!I Het is natuurlijk goed mogelijk dat er net geen regelbare netvoeding bij de hand is. In dat geval kan men zich be-

helpen met een multimeter en een volle 3V batterij. De spanningsbron is de autoakku zelf. Zet het kontakt aan, maar laat de motor niet lopen. Schakel dan zoveel stroomverbruikers (licht, achterruitverwarming, mistlampen enz.) in, totdat de akkuspanning is teruggelopen tot 11,5V. Stel dan P1 in zoals voorheen is beschreven. Om

= 8,2 k n

R2 = 2,7 k Ü R3 = 10 k £2 R4 = 100fl R5...R7 = 5 6 0 f i P1, P2 = 10 k £2 (instelpotmeter) C1 = 100//F/10V IC1 = TCA 965 D1 = groene LED D2, D3 = rode LED's

r5BSO • -

•

•

®l

-

Diversen 1 Elex-print, formaat 1 1 IC-voetje (DIL, 14-pens) inbouwmateriaal

Figuur 4. De aansluiting van de „lijfwacht" met het autospanningsnet. Figuur 5. Figuur 5 toont de komponentenopstelling. Figuur 6. De Elex-schakeling gemonteerd op een blinddeksel van het dashboard.

vervolgens 14,5V te verkrijgen, moet men de 3V batterij tussen de pluspool van de akku en de plus-aansluiting van de schakeling opnemen (zie rechter gedeelte van figuur 3; 11,5V + 3V = 14.5V). Dan kan ook P2 worden ingesteld. Vergeet tenslotte niet alle stroomverbruikers weer uit te schakelen, als de afregelprocedure is beëindigd, en de sleutel uit het kontaktslot te halen. De schakeling moet nu alleen nog met het „autospanningscircuit" worden verbonden. Om te voorkomen dat de „lijfwacht" dag en nacht in werking is, moet men een pluspool vinden die door het kontaktslot wordt in- en uitgeschakeld (bijvoorbeeld bij het lampje dat waarschuwt tegen een te lage oliedruk). Deze plusaansluiting vindt men oftewel bij het lampje zelf, of bij de betreffende zekering. De min-aansluiting kan (domweg) met de karosserie van de auto worden verbonden.

Soldeerhulpje SK-25 Het zijn de kleinigheden die het leven aangenamer maken, ook bij het solderen. Juist daarbij is het belangrijk dat alle noodzakelijke soldeer-attributen steeds onder handbereik liggen. Voor dit doel is het soldeerhulpje SK-25 uitermate geschikt. Op en in dit hulpje kan voor alles wat bij het solderen nodig kan zijn een plaatsje worden gevonden: soldeerbout, tin, desoldeerpomp, schaar, klein handgereedschap, maar ook de komponenten die nodig zijn voor het opbouwen of repareren van een schakeling. Er zijn in totaal 15 vakjes met verschillende afmetingen. derde zijn heil zoekt in plakband. Het kan echter veel eenvoudiger en misschien ook goedkoper, met de op de foto getoonde metalen bevestigingsklemmen voor 9 V-batterijen. Ze worden met slechts een enkele schroef op een geschikte plaats in de behuizing vastgezet. Nu nog een batterij in de houder klemmen en klaar is Kees. (X018M)

Voordelige experimenteerbordjes

Naast de soldeerbout-houder is er ook nog een reinigings spons voor de punt. Het soldeerhulpje is uit kunststof gemaakt en heeft de afmetingen 18 x 1 5 x 4 cm. Soltec B.V., In de Vijf Eikenweg, 4903 RK Oosterhout, Tel.: 01620-53941

(X014M)

Klemmetjes voor 9 V-batterijen "Waarheen met die batterij?" Een antwoord op deze vraag is voor de meeste elektronica-hobbyisten niet zo eenvoudig. De batterij moet weliswaar ergens in de behuizing stevig worden vastgezet maar toch weer niet zo stevig dat het vervangen van de batterij een gekompliceerde aangelegenheid wordt. Hierbij worden de meest avontuurlijke bevestigingsmetoden gebruikt. De één lijmt de batterij vast, de ander probeert het met een draadje of een touwtje, terwijl de

Een experimenteerbordje, officieel heet dat een breadboard, is precies datgene wat je nodig hebt om een (elektronisch) idee snel om te zetten in de praktijk. Voor het opbouwen van een experimenteerschakeling hoeven de komponenten alleen maar op de juiste plaats op het bordje te worden geprikt. Elke rij bestaat uit zes aansluitpuntjes die met elkaar zijn verbonden. Omdat de onderlinge afstand tussen de gaatjes volgens de norm is (2,54 mm) passen alle gangbare komponenten zoals weerstanden, kondensatoren en halfgeleiders (ook IC's). Het hier voorgestelde experimenteersysteem kan probleemloos in alle richtingen worden uitgebreid, waarbij de rastermaat blijft behouden. Interkontakt International, Groenewoud 8, 5512AL Vessen, Tel.: 04979-1753 (X003 M)

Verlichtings-LED De ellende met de gloeilampjes in allerlei apparaten is, dat ze allemaal wel eens stuk gaan. En vaak is het helemaal niet zo gemakkelijk om een lampje in bijvoorbeeld een versterker te vervangen door een nieuw exemplaar. Nu kun je zo'n lampje ook wel proberen te vervangen door een LED'je, maar dat geeft veel minder licht dan een gloeilampje. Van General Instrument k o m t nu een hoog-vermogenLED-lampje, de llluminator, dat speciaal is ontworpen voor verlichtingsdoeleinden.

POWt ON De llluminator is een half-watt LED die even veel licht geeft als een half-watt gloeilampje. De levensduur van de LED is echter veel en veel groter. De LED kan bijvoorbeeld een tekstvenster van 2,5 x 2,5 cm goed uitlichten. De LED-behuizing is een speciale konstruktie waarbij gebruik is gemaakt van een dubbel spuitgietproces; de hoge lichtopbrengst wordt gerealiseerd door twee in serie geschakelde hoog-rendement-LED's met een extra groot oppervlak. In verband met de warmte-ontwikkeling moet de LED wel van een koelsterretje worden voorzien. De llluminator is verkrijgbaar in de kleuren rood en geel; binnenkort zal ook de kleur groen leverbaar zijn. Techmation Electronics B. V., Postbus 9, 4175 ZG Haaf ten, tel. 04189-2222 (X038M)

Mini-luidspreker met ingebouwde melodie De Japanse firma Citizen Electronics, onder andere bekend van haar kwarts-horloges, maakt ook losse onderdelen. Nieuw is een miniatuur luidspreker (dynamic speaker CS29) die slechts 29 m m in doorsnede en maar 6 mm dik is. Het frekwentiebereik van het kleine ding loopt van circa 600 Hz t o t 4 kHz. Het luidsprekertje kan een vermogen verwerken van 0,1 W. Hetzelfde luidsprekertje wordt ook geleverd in een huisje waarin tevens een IC'tje is ondergebracht dat geluiden kan opwekken. De afmetingen van het huisje zijn dan: diameter 31 mm en dikte 18 mm. De schakeling, die het typenummer MU31-4 heeft, werkt op een voedingsspanning van 1,5 V (een enkel batterijtje is dus voldoende). Deze gelui-

dengenerator kan maar liefst vier verschillende geluiden maken: 2 melodieën en twee tonen (een belgeluid en een onderbroken zoemtoon). De keuze kan worden gemaakt door het leggen van een bepaalde kombinatie van verbindingen. Elincom, Oosterkade 33, 9503 HP Stadskanaal, tel. 05990-14830 (X039M)

Halogeen-superstraler met 1000 m reikwijdte Meer licht in de duisternis brengt een nieuwe zaklantaarn van Berec. Deze zaklamp is van een halogeenlampje voorzien en kan zo'n duizend meter ver schijnen. Verdere voordelen zijn: — behuizing van roestvrij staal — slagvast kunststof reflektorgedeelte met " a n t i - r o l r i n g " . — instelbaar brandpunt — dubbele parabolische reflektor De lamp heeft een totale lengte van 32 cm en w o r d t uit 4 alkalimangaan-batterijen gevoed. Berec Nederland B. V., Eikdonk 13a, 4825 AZ Breda, Tel: 076-879282 (XQ12M)

I (O

co

DIGI-taal fessen in enen en nufen deel 1: EN, OF en NIET Onze vrienden van „Hoe zit dat?" hebben het al gehad over wat „digitaal" nou eigenlijk is. Het lijkt misschien niet bepaald geniaal om aan twee onderling niet verwisselbare toestanden de getallen nul en één toe te kennen. Maar die simpele basisafspraak van de digitale techniek zorgt er nou juist voor dat je met die techniek veel kunt doen. Het is niet zo'n toer om te rekenen met digitale getallen, of om digitale signalen zoals dat zo mooi heet te kombineren. De kombinatiemogelijkheden zijn namelijk fundamenteel; ze zijn gemakkelijker te begrijpen dan de bekende rekenkundige bewerkingen optellen, aftrekken, enzovoorts. Er zijn drie elementaire logische kombinaties: - de EN-kombinatie - de OF-kombinatie - de NIET-kombinatie (ontkenning) In het kader van deze DIGI-taalkursus staan uiteraard de praktische gebruiksmogelijkheden van logische getallen of logische signalen op de voorgrond. Het gaat erom hoe een voor het doel geschikte elektronische schakeling de gewenste logische berekeningen of logische bewerkingen uitvoert. Het is daarbij van belang dat aan de „elektronische toestanden" van een schakeling, bijvoorbeeld 5 volt of 0 volt, schakelaar geopend of gesloten, de getallen 1 en 0 of, zoals we nog zullen zien, konkrete betekenissen worden toegekend. Die toekenningen moeten vastliggen, dus niet soms dit betekenen en soms dat.

1. De EN-kombinatie (in het Engels AND genoemd) In figuur 1 vormen de twee schakelaars S/^ en Sg een ENkombinatie. De funktie van de schakelaar is als volgt te beschrijven: Indien schakelaar A EN schakelaar B gesloten zijn brandt het lampje. sB

Figuur 1

ub

0L

l Een logische kombinatie is een logische funktie. Een funktie is „iets" dat van één of meer andere „ietsen" afhangt. Voor logische funkties is het vaak handig om die afhankelijkheid in

een zogenaamde waarheidstabel in kaart te brengen. Bijvoorbeeld de waarheidstabel van figuur 1: Tabel 1 schakelaar S/\

schakelaar S B

lamp La

geopend gesloten geopend gesloten

geopend geopend gesloten gesloten

uit uit uit aan

Voor de schakelaars en het lampje zijn er twee mogelijkheden: gesloten of geopend, aan of uit. Dat komt mooi uit. Het ene noemen we „ 1 " en het andere „ 0 " : schakelaar gesloten *- 1 schakelaar geopend *- 0 lampaan *- 1 lamp uit *- 0 Nu kunnen we tabel 1 ook zó weergeven: Tabel 2 A

B

gevolg

0 1 0 1

0 0 1 1

0 0 0 1

Je kunt je afvragen wat zo'n simpele schakeling als figuur 1 te maken heeft met de moderne digitale techniek. Helemaal niets, zolang aan de toestanden van de schakelaars en van het lampje geen konkrete betekenis wordt toegekend. Daarom worden we nu konkreet. In de zin:,,Alleen wie zijn adres opgeeft EN zijn abonnement heeft betaald krijgt ELEX toegestuurd" is sprake van twee voorwaarden, die via de ENfunktie zijn gekombineerd. De zin is met figuur 1 na te bootsen: abonnement betaald > S/\ gesloten adres opgegeven +- S B gesloten lamp aan >- toezending van ELEX De woorden „niet waar" en „waar" van tabel 3 komen overeen met „ 0 " en „ 1 " in tabel 2. Tabel 3 adres opgegeven abonnement betaald toezending ELEX niet waar waar niet waar waar

niet waar niet waar waar waar

niet waar niet waar niet waar waar

Toch is het een heel gedoe om funkties na te bootsen met batterijen, lampjes en schakelaars. In de digitale techniek wordt dan ook niet met die onderdelen gewerkt, maar met zogenaamde poorten. Met poorten zijn allerlei logische kombinaties (funkties) te realiseren. Zó wordt een EN-poort voorgesteld: Figuur 2

E>

-O

OUT

De voedingsaansluitingen worden niet bij de poorten getekend. Poorten van de veel gebruikte TTL-serie werken op 5 V voedingsspanning. Die 5 V komt tevens overeen met een „ 1 " ,

terwijl O V overeenkomt met een „ 0 " . Een niet met iets doorverbonden TTL-poortingang gedraagt zich als een poortingang die „ 1 " is. In spanningen uitgedrukt ziet de waarheidstabel er zó uit: Tabel 4 ingangen

Figuur 6

uitgang

A

B

OUT

OV 5V OV 5V

OV OV 5V 5V

OV OV OV 5V

2. De OF-kombinatie (in het Engels OR genoemd) Ook de OF-kombinatie kan met twee schakelaars worden gedemonstreerd. Indien S/\ OF Sg gesloten zijn gaat het lampje La branden.

ub

Het is mogelijk om de ingangsspanningen met een 5 Vspanningsbron en schakelaars te realiseren en om de uitgangsspanning OUT met een LED te laten zien. Zie figuur 3. Figuur 3 Tabel 6

U b =5V

Het grote voordeel van poorten is dat de uitgang van een poort op zijn beurt kan worden gebruikt voor de sturing van andere poorten. In figuur 4 is dat gebeurd door toevoeging van een tweede EN-poort. Er is nu een ingang bijgekomen, welke kan worden gebruikt voor een derde soort informatie. Bijvoorbeeld de informatie: „De nieuwe ELEX is uit". Door de toevoeging van een derde poortingang neemt het aantal mogelijkheden sterk toe. Vergelijk tabel 5 maar eens met tabel 3. De uitgang OUT is alleen dan aktief indien aan alle drie, via de EN-funktie gekombineerde voorwaarden is voldaan. In plaats van „niet waar" en „waar" had in tabel 5 net zo goed „ 0 V" en „5 V" kunnen staan. Of, nog eenvoudiger, „ 0 " en „1". Figuur 4

3DzE>-

Tabel 5. De waarheidstabel bij figuur 4. A adres opgegeven

B abonnement betaald

C de nieuwe ELEX is uit

OUT de nieuwe ELEX in de bus

niet waar niet waar niet waar niet waar waar waar waar waar

niet waar niet waar waar waar niet waar niet waar waar waar

niet waar waar niet waar waar niet waar waar niet waar waar

niet waar niet waar niet waar niet waar niet waar niet waar niet waar waar

Men geeft EN-poorten met drie of meer ingangen zó aan: Figuur 5

xE)—

schakelaar S/\

schakelaar S Q

lamp La

geopend gesloten geopend gesloten

geopend geopend gesloten gesloten

uit aan aan aan

De OF-poort (zie figuur 7) levert op zijn uitgang (OUT) 5 volt indien er 5 volt staat op ingang A OF op ingang B. Figuur 7

E>

Tabel 7

ingangen

uitgang

A

B

OUT

OV 5V OV 5V

OV OV 5V 5V

OV 5V 5V 5V

Voor een beter begrip van de OF-funktie zullen we eens een OF-poort in onze abonnementselektronica inbouwen. De schakeling van figuur 4 groeit dan uit tot die van figuur 8. De toegevoegde OF-poort verwerkt de informatie: „Het abonnementsgeld kan per giro OF per cheque worden betaald". Hierbij hoort de volgende waarheidstabel: Tabel 8 A giro-overschrijving binnen

B cheque binnen

OUT abonnement betaald

niet waar waar niet waar waar

niet waar niet waar waar waar

niet waar waar waar waar

(De laatst genoemde mogelijkheid is onwaarschijnlijk. Wie betaalt er nou per giro EN per cheque!?) Zoals in figuur 8 is te zien zijn er nu vier ingangen. Er zijn

zestien verschillende toestanden van de ingangen A, B, C en D mogelijk. Alle zestien op een rijtje:

Tabel 10

Tabel 9 toestand nummer: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

A

ingangen B c

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

D

uitgang OUT

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1

Figuur 8 AO

2D~ N.B. De ingangen B en C van tabel 9 en figuur 8 zijn dezelfde ingangen als A en B van figuur 7 en de tabellen 7 en 8. De laatste regel van tabel 9 toont de „onmogelijke mogelijkheid" van een dubbele betaling, dus een betaling per giro èn per cheque. Toch komen die dingen voor. Eerlijk is eerlijk: dat zal moeten worden vastgesteld. Daarom gooien we er nog een EN-poort tegenaan: Figuur 9

SE^EH^'

ingang A

uitgang A

1 0

0 1

Ook een inverter kunnen we goed gebruiken in onze met poorten opgebouwde „abonnementen-computer". Er is namelijk soms nóg een voorwaarde voor het toezenden van ELEX: „...EN de cheque was niet ongedekt". Er komt een inverter, een EN-poort en een ingang E bij: Figuur 11 AO BO

DO

Indien het „waar" is dat de cheque ongedekt is, is ingang E „ 1 " (E is de cheque-check). Betaalt men (alsnog) per giro (ingang B is dan „1"), dan gaat het feest van de nieuwe ELEX door. De inzender van een ongedekte cheque hoeft echter niet te rekenen op terugbetaling van het schijnbaar teveel betaalde geld omdat de uitgang van de met ingang C doorverbonden EN-poort „ 0 " is als E „ 1 " is; in dat geval is OUT2 namelijk „ 0 " . Want gerechtigheid moet er zijn! Inmiddels zijn er al vijf ingangen: A t/m E. Nu zijn er 32 verschillende toestanden van de vijf ingangen mogelijk, ledere toegevoegde ingang zorgt voor een verdubbeling van het oude aantal verschillende toestanden, want het oude aantal, zonder de nieuwe ingang, komt een keer voor met „ 0 " voor de nieuwe ingang en een keer met „ 1 " voor de nieuwe ingang. Tabel 11 aantal ingangen

aantal verschillende toestanden 2 4 8 16 32

co-r DO

OUT2

£>

—O

De uitgang van de toegevoegde EN-poort, dus OUT2, wordt „ 1 " als het „waar" is dat er per giro èn per cheque is betaald. Verder heet „OUT" voortaan „OUT1".

3. De NIET-kombinatie (in het Engels NOT genoemd) Men noemt NIET-poorten ook wel inverters. Ze keren om, maken een „ 0 " van een „ 1 " en een „ 1 " van een „ 0 " . Het omkeren wordt met een streepje aangegeven; A omgekeerd levert A op. Figuur 10

£*>-

De getallen in de rechter kolom van tabel 11 zijn de basisgetallen van het binaire systeem. Zie Hoe zit dat? Volgende maand: praktische poortschakelingen. Verder een goedkoop experimenteersysteem waarmee poort- en andere TTL-IC's kunnen worden uitgeprobeerd.

^Jk&ieimmiMt

ü

Resi & Transi...

Elektronica — zelf ontwerpen en bouwen

. . . heten de hoofdpersonen van een reeks stripverhalen die de lezer op een heel andere manier dan t o t nog toe gebruikelijk, met de elektronica vertrouwd maken: amusant, spelenderwijs, met t o t de verbeelding sprekende tekeningen en begrijpelijke tekst. In deel 1 van deze elektronica-strip " K o r t e metten met de mysteries van de elektronica" houden de beide helden zich bezig met de grondbeginselen. Gesproken w o r d t over elektronen, weerstanden en kondensatoren, over de werking van een transistor, het verschil tussen gelijk- en wisselstroom, e e t , eet. — en dit alles op heel duidelijke en aanschouwelijke wijze. Langzaam w o r d t dan naar een praktisch gedeelte toe gewerkt, waar w o r d t verteld hoe je zelf een geleidingstester, een morse-apparaatje en een versterker k u n t maken. De print hiervoor w o r d t bij het boek meegeleverd. K o r t o m , een leuk en lezenswaardig boek voor alle beginners. Prijs: f 29,50 (inkl. print) Rond de t i j d dat dit eerste nummer van Elex verschijnt, moet het tweede deel van de Resi & Transi reeks zo ongeveer in de winkel liggen. Dat heet " D e schrik van de fietsendieven" en daarin houden Resi en Transi zich bezig met de konstruktie van een universeel anti-diefstal-alarm, kompleet met een soort "Kojak-sirene". Ook hier w o r d t "tussendoor" ook wat teorie behandeld natuurlijk: De monstabiele wordt besproken, de bistabiele (ofwel flipf l o p ) , de astabiele en verder alle andere elektronica die in de schakeling voorkomt. De humor ontbreekt weer niet en dat zorgt ervoor dat het boek nooit saai wordt en zich heel gemakkelijk laat lezen: De kennis w o r d t als het ware en passant meegepikt. Bij dit strip-album horen twee printen (apart leverbaar), waarop het besproken alarm en de sirene gemakkelijk kunnen worden gebouwd. Prijs: f 17,50 (exkl. printen) Uitgave: Elektuur B. V.

Ook al eventjes op de markt is d i t boekje uit de serie Kluwer Technische Boeken, geschreven door G. Jongbloed. De schrijver, zelf enthousiast elektronica-hobbyist, vond dat er duidelijk van een " g a t " sprake was tussen twee verschillende kategorieën boeken. De ene soort gaat alléén maar over teorie vindt hij, de andere alleen maar over de praktische kant van het zelf bouwen. Hij vult d i t gat voor een deel o p door het beschrijven van praktische schakelingen, aangevuld met de nodige basis-informatie over hoe het werkt en hoe men de schakelingen naar eigen behoefte kan aapassen en verder kan experimenteren. De schakelingen lopen uiteen van simpele kristalontvangers en één-transistorversterkers t o t komplete voedingen, regel- en einversterker(tje)s. De praktijk w o r d t niet vergeten, zodat het al met al een heel bruikbaar boekje is geworden voor de beginnende elektronicus. Prijs f 22,50 Kluwer Technische boeken B. V. Postbus 23, 7400 GA Deventer (X016M)

Het computerboek De markt w o r d t de laatste tijd overstroomd met computerboeken. Vreemd is dat niet natuurlijk maar de grote toevloed maakt de keuze er voor de geïnteresseerde niet gemakkelijker op. D i t boek, dat een paar maanden geleden is verschenen, is speciaal bedoeld voor hen die nog steeds wat moeilijk tegen het "computer-gebeuren" aankijken. Het is geschreven door het t r i o R. Bradbeer, P. de Bono en P. Lauri en ademt een geheel andere stijl uit dan " g e w o n e " computerboeken. De ondertitel zegt eigenlijk alles over de inhoud: " W a t iedereen over computers en hun toepassingen moet w e t e n . " Vandaag de dag kun je er van uit gaan dat bijna iedereen vroeg of laat met computers te maken krijgt en er daarom in ieder geval " i e t s " van zal moeten weten. Dat " i e t s " , dat is nu precies wat op begrijpelijke wijze in dit boek staat. Is het boek daarom anders? Nee, niet alleen daarom. Het grote verschil met andere computer-uitgaven zit hem in het feit dat de schrijvers hier gewone taal hebben geb r u i k t om het computer-gebeuren duidelijk te maken. Die gewone taal èn de vele foto's, tekeningen en cartoons maken dat het een heel prettig leesbaar boek is geworden, waar bijna iedereen wat van op kan steken. Aanbevolen dus, en wel vooral voor degene die niet technisch is aangelegd, maar er toch ook wel eens iets van w i l begrijpen! Prijs f 34,50 Kluwer Technische Boeken B. V. Postbus 23, 7400 GA Deventer (X015M)

Tegenwoordig is vrijwel iedere auto uitgerust met één of meerdere deurschakelaars die er voor zorgen dat bij het openen van een portier de binnenverlichting aangaat, zodat het instappen in het nachtelijk duister vergemakkelijkt wordt. Om mogelijke ongelukken te voorkomen wordt het portier direkt weer gesloten; de binnenverlichting gaat uit en men moet op de tast het kontaktslot, de veiligheidsriem en de lichtschakelaar zoeken. Elex maakt het u makkelijk met de AUTO-binnenlichtAUTOmaat, een elektronische schakeling die ervoor zorgt dat de binnenverlichting gedurende 10 a 15 sekonden na het sluiten van het portier blijft branden.

binnenlicht maat DUS

28o

I

é

T

DUS

n

i

é

^

®

T

4-

Hoe werkt het? Rechts in figuur 1 ziet u wat er ai in uw auto zit ten behoeve van de binnenverlichtihg (de akku heeft overigens méér te doen), het linker gedeelte van figuur 1 toont de schakeling die erbij komt. De schakelaar S2 is meestal in de behuizing van de binnenverlichting ingebouwd; men kan ermee kiezen tussen „altijd licht" (rechter stand), „nooit licht" (middenstand) en „soms licht" (linker stand). „Soms" heeft betrekking op een geopend portier; in dat geval is de portierschakelaar S1 gesloten waar-

è T-

I

Figuur 1. De schakeling van de AUTO-binnenlichtAUTOmaat bestaat uit zes elektronische onderdelen, die met de bestaande schakeling voor het binnenlicht zijn verbonden.

(g>H Figuur 2. Zo sluit u diode D2 aan. Deze diode zorgt ervoor dat de automaat altijd werkt, hoe de stand van schakelaar S2 ook is.

door er een stroom loopt. Zodra S1 is gesloten, loopt er een basisstroom door de PN P-transistor T1 en een ontlaadstroom van de kondensator C1 (die vóór het openen van het portier tot de 12Vakkuspanning was opgeladen). Korte tijd na het sluiten van S1 is de spanning over C1 zó ver gedaald en is de kollektorstroom van T1 zó ver gestegen, dat de door het relais Re gestuurde schakelaar sluit. Het onderste kontakt van de binnenlamp ligt nu aan massa, óók nog direkt na het openen van S1, dus na het weer sluiten van het portier. Dat blijft echter niet zo. Door het openen van S1 wordt de door R1 lopende basisstroom onderbroken. C1 wordt nu opgeladen tot de 12V-akkuspanning. Het opladen van C1 gebeurt in eerste instantie via R2 èn de emitterbasis-overgang van T1 (bij een PNP-transistor loopt basisstroom altijd uit de basis). Op een gegeven moment, 10 è 15 sekonden na het openen van S1, is de spanning over C1 zó hoog opgelopen dat er vrijwel geen basisstroom meer loopt. Daardoor is de kollektorstroom van T1 te klein geworden om het relais „in stand" te houden; de met het relais verbonden schakelaar gaat open en kan dus geen stroom meer voeren. Kortom: het binnenlicht gaat uit.

@®m

Figuur 3. De automaat neemt slechts de helft van de kleinste Elex-print in beslag.

botterijtest me multimeter

Onderdelen voor de AUTO-binnenlichtAUTOmaat

Vaak worden er batterijen weggegooid die nog lang niet leeg zijn. Hoe komt dat? Welnu, naarmate een batterij langer gebruikt is, daalt zijn spanning geleidelijk aan. Een batterij die pas half leeg is geeft bijvoorbeeld tijdens het gebruik nog slechts 60 a 70% af van zijn opgegeven nominale spanning. En aangezien een hoop apparaten bij die lagere spanning niet meer goed werken, verdwijnen de batterijen dan in de vuilnisbak.

R1 = 2,2 k £2 R2 = 150 k£2 C1 = elko lOOyuF, 16 volt werkspanning T1 = BC557 D1 = 1N4148 Re = relais 12V, 280fl , met één maakkontakt en verder: 1 Elex-print, maat 1 (eventueel) 1 siliciumdiode 3A 4 aansluitpennen, 1 mm dik

Indien schakelaar S2 in de linker stand staat, werkt de schakeling volgens figuur 1 niet korrekt. De binnenlamp blijft dan namelijk branden, „denkt" dan dat u met een geopend portier rijdt! Daar is overigens best wat aan te doen. Of u zet S2 in de middenstand, of u onderbreekt de in figuur 1 met ,,x" aangegeven verbinding. Of, nóg beter, u vervangt de verbinding „ x " door een diode D2, zoals in figuur 2 is aangegeven.

Hoe maakt u het? U hoeft maar zes elektronische onderdelen op de juiste manier aan te sluiten. Die onderdelen nemen slechts een centimeter of vijf van de kleinste Elex-print (maat 1) in beslag. In figuur 3 ziet u de plattegrond van de print. Deze print monteert u met vier M3-schroeven op een geschikte plaats in de auto (M3-schroeven hebben een dikte van 3 mm). In ons prototype (zie foto) is

een zogenaamd printrelais type V 23027 van het fabrikaat Siemens gebruikt. Men kan echter ook een ander 12V-relais nemen, waarvan de spoelweerstand ongeveer 300 ohm bedraagt. Misschien is het dan nodig om de onderdelen-plattegrond iets aan de andere afmetingen of aansluitingen van het relais aan te passen. Let er bij de aanschaf van het relais op dat de schakelkontakten een stroom van 1 % a 2 ampère kunnen verwerken. De meeste relais hebben aansluitpennen van 1,3 mm dik. Enkele gaten van de Elexprint moeten dus groter gemaakt worden (met een 1,5 mm-boortje of met een priem). Mocht de brandtijd van de binnenverlichting u niet bevallen, dan kunt u die verlengen of verkorten door R2 te vergroten of te verkleinen.

Voor ons elektronici zijn die batterijen vaak nog heel goed bruikbaar, al is het maar om mee te experimenteren. Hoe kom je nu aan de weet of een batterij echt leeg is of niet? De spanning meten heeft geen zin, want zelfs bij

lege batterijen geeft een multimeter nog vaak 1 V of meer aan. Nee, veel beter is om de meter in het gelijkstroombereik van 2 A of 5 A te schakelen. Als dan heel even (zo'n halve sekonde) met de meetsnoeren tegen de batterijaansluitingen wordt getikt, dient de meter bij een nog bruikbare batterij tenminste tot 0,5 A uit te slaan (goed is: ca. 5 A bij monocellen, 3 A bij babycellen en 1,5 A bij penlights). Omdat bij deze manier van testen de batterij zo goed als kortgesloten wordt, mag niet langer dan een sekonde of zo gemeten worden. Duurt het langer, dan heeft het allemaal weinig zin, want dan zijn de batterijen na het meten sowieso leeg!

De regelbare voeding is echt wat je noemt een alleskunner. De uitgangsspanning is traploos regelbaar van 0 tot 15 V en de stroom is maximaal 0,5 A. Het linker gedeelte van de schakeling, tot aan de stippellijn, is hetzelfde opgebouwd als de eenvoudige 4,5 V-netvoeding. Alleen is hier een trafo gebruikt die 18 V wisselspanning levert. Achter de bruggelijkrichter B1 zit C1, de zogenaamde afvlakelko. Om te begrijpen wat die

pulserende gelijkspanning een afgevlakte gelijkspanning, zoals de naam al zegt. Een elko kan namelijk een hoeveelheid stroom opslaan. Als de pulserende gelijkspanning stijgt wordt de elko opgeladen. Als de spanning weer daalt geeft de elko zijn lading af, zodat het „lege" gedeelte wordt opgevuld. Zoals figuur 4 laat zien, is de spanning over de afvlak-elko al heel wat „rechter" dan die pulserende gelijkspanning uit

figuur 3b. De resterende brom wordt verder weggefilterd door transistor T1. Deze transistor zit tussen de afvlak-elko en de uitgang van de schakeling. Afhankelijk van de met P1 ingestelde spanning is er meer of minder spanningsval tussen koliektor en emitter van de transistor. Maar eerst moet nog een referentiespanning worden gemaakt, een spanning die zo stabiel mogelijk is en hele-

maal geen brom bevat. Dat gebeurt met R1, C3 en D1 (zie figuur 6). De zenerdiode wordt in sperrichting gebruikt. Zolang de spanning over de diode onder de zogenaamde zenerspanning blijft, spert de diode. Er loopt dan geen stroom door de zenerdiode. Komt de spanning boven de zenerspanning (die is hier 16 V), dan gaat de diode geleiden en gaat er stroom lopen door R1 en D1. Daardoor zal de

regelbare voeding elko (elektrolytische kondensator) daar doet, moeten we ons eerst weer even met wisselspanning gaan bezighouden.

„^-p^BDMI o > ^

"[]

Sinusvormige wisselspanning De 50 Hz-wisselspanning uit het lichtnet wisselt niet „abrupt" van polariteit, maar doet dat geleidelijk. Figuur 2 toont de vorm van de wisselspanning. Men noemt dat een sinus. Deze bestaat uit een positieve en een negatieve helft. Aan de uitgangsklemmen van de trafo staat ook zo'n sinus, maar wel met een lagere spanning (figuur 3a). De gelijkrichterbrug geeft de positieve periodehelft door naar zijn pius-uitgang en keert de negatieve helft om. Het resultaat, een zogenaamde pulserende gelijkspanning, is getekend in figuur 3b. Deze spanning wisselt wel niet van polariteit, maar ze wordt wel 100 keer per sekonde inen uitgeschakeld. Voor elektronische apparaten is zo'n spanning niet geschikt. Als je bijvoorbeeld een geluidsversterkertje met deze spanning zou voeden, dan zou er een heel harde bromtoon uit de luidspreker komen.

De afvlak-elko De afvlak-elko maakt van die

^S-i

2200ÏJ[

J

1

470VJ

1

hé

470u

S-

25V

i-(o O

1

Figuur 1. Het komplete schema van de regelbare voeding. Figuur 2. Zo ziet een sinusvormige spanning er uit. Figuur 3. De spanningsvormen voor (a) en na (b) de gelijkrichter (zonder afvlakelko). Figuur 4. De spanning over de afvlak-elko. Figuur 5. Een detail uit het schema: het gedeelte dat de referentiespanning levert.

83622X-3

*

ï )1

C3

6v

r T —*

*

»-

spanning niet verder kunnen stijgen en blijft er een stabiele spanning van 16 V over de zenerdiode staan, precies wat we nodig hebben voor een referentiespanning. Eventuele oneffenheden in de zenerspanning en bromrestjes worden weggewerkt door elko C3. De zenerspanning gaat vervolgens naar de spanningsdeler P i . Afhankelijk van de instelling van P1 staat op de loper van deze potentiometer een spanning tussen 0 en 16 V. Die spanning is dus afgeleid van de zenerspanning. Deze spanning wordt naar de basis van de transistor gevoerd. Kondensator C4 zorgt voor een extra stabilisatie van de basisspanning. De transistor heeft nu de taak de overtollige spanning weg te werken. Met die overtollige spanning bedoelen we het verschil tussen de spanning over elko C1 en de spanning die we aan de uitgang willen hebben. Hoe doet die transistor dat? Laten we er eerst eens van uitgaan dat de basisspanning Ug groter is dan de uitgangsspanning U(j. De basisemitter-diode van de transistor laat alleen een stroom door als er een spanning van 0,6 V over staat. Dat betekent dat Uu 0,6 V lager is dan Ug: Uu = U B - 0,6 V. Verder volgt de uitgangsspanning altijd de basisspanning, dus de uitgangsspanning is gelijk aan de met de potentiometer ingestelde spanning min 0,6 V. Maar hoe houdt je UQ nu groter dan Uu? Geen probleem, dat doet de schakeling zelf! Als

ï ! fW, 11 |

C3

Pil

dat niet zo was zou de basisemitter-diode sperren, zodat aan de uitgang een spanning van 0 V zou staan. En dan is Ug in elk geval groter dan

Uu-

8

I®

Wie van zijn regelbare voeding een luxe versie wil bouwen, kan nog een volt- en ampèremeter toevoegen voor het meten van de uitgangsspanning en -stroom.

De bouw Figuur 8 toont waar de verschillende komponenten moeten worden gemonteerd op een kleine Elex-print (formaat 2). Houd bij het solderen weer de volgorde draadbruggen - weerstand - kondensatoren - halfgeleiders aan. Zorg er vooral voor dat alle komponenten (met uitzondering van de weerstand) in de goede richting worden gemonteerd. De pluskant van de zenerdiode (het streepje van het symbool) is herkenbaar aan de ring op het huisje. Bij het gebruik van de voeding wordt de transistor warm. Daarom moet hij op een koelplaatje worden bevestigd (zie onderdelenlijst). Dat kun je het beste doen vóór het solderen. Het koelplaatje is heel licht en wordt door de transistor wel op zijn plaats gehouden. Het koelplaatje en de transistor moeten stevig tegen elkaar worden geschroefd om een goede warmte-overdracht te krijgen. Het koelplaatje is dan elektrisch doorverbonden met de koliektor van de transistor; pas dus goed op dat het koelplaatje nergens anders kontakt mee maakt.

i

£ Hoe de bedrading moet worden gelegd tussen het printje en de overblijvende onderdelen (potentiometer, aansluitbussen, trafo, schakelaar, zekering en kontrolelampje) valt uit het schema op te maken. Let daarbij op de regels voor het werken met netspanning, die elders in dit nummer gegeven zijn. In het prototype werd een heel handige aansluitbus voor het netsnoer gebruikt. Het in figuur 10 afgebeelde type heeft namelijk een ingebouwde zekeringhouder. Nadat alle verbindingen en aansluitingen nog eens nauwkeurig zijn gekontroleerd (vooral het 220 Vgedeelte!) kan worden begonnen met het testen van de schakeling. De eerste test is de zogenaamde rooktest. Laat het kastje open, zet de schakelaar „ a a n " en steek dan de steker in het stopkontakt. Als er nu niets begint te roken, te branden of te knallen en er ook geen andere

Figuur 6. Potmeter P1 deelt de referentiespanning. Figuur 7. De spanningsval over de basis-emitter-diode van T1 is altijd 0,6 V. Figuur 8. De plaats van de komponenten op de print.

wisse/spanning

Tabel 1

R1 = 220 ft 0,5 W P1 = 1 k f t 0 , 5 W l i n . (potmeter) C1 = 2200 / uF40V(elko) C2 = 1/xF25 Vtantaal C3, C4 = 470/xF 25 V (elko) B1 = B40C1000 D1 = zenerdiode 16 V 1 W T1 = BD241 Tr1 = 1 8 V 0 , 5 A La = 220 Vkontrolelampje S1 = dubbelpolige netschakelaar 220 V F1 = zekering 200 mA

En verder: 1 kastje 1 netkabel met steker en trek-ontlasting 1 zekeringhouder met schroefbevestiging 1 Elex-print formaat 2 1 draaiknop 2 bussen voor banaanstekers (rood en blauw) 1 koelplaatje voor T1 (16° C/W) 6 soldeerpennen

Eventueel: 1 draaispoelmeter 20 V 1 draaispoelmeter 0,5 A

c

10

||fHl|l*f*M0 d H H *"

gelijkspanning

Spanning over:

Waarde:

Dan zijn in orde:

Net-aansluiting trafo Uitgang trafo C1 D1 C4

220 V ~

netsteker, kabel, zekering, schakelaar trafo B1,C1 R1, D1, P1,C3 P1, C4, T1 (kollektoremitter-overgang)

Uitgang

Onderdelenlijst voor regelbare voeding

—

circa 18 V ~ circa 25 V ^-. 16 V—. 0...16 V ^ (hangt af van instelling P1) 0...15 V—(hangt af van instelling P1)

gekke dingen gebeuren, dan is dat een goed teken. Bij de volgende test gaan we een meetinstrument (voltmeter) op de uitgang van het apparaat aansluiten. Kan de uitgangsspanning met de potentiometer worden geregeld? Ja? Dan is alles in orde en kan het kastje worden gesloten. Klaar! Als de schakeling niet direkt werkt kun je het beste beginnen met het meten van de spanningen over de verschillende onderdelen. Begin vooraan, bij de 220 Vaansluitingen, en werk zo naar de uitgangen toe. Tabel 1 geeft aan welke spanningen overal moeten worden gemeten. Tevens is vermeld welke komponent stuk kan zijn als een bepaalde spanning niet overeen komt met de opgegeven waarde.

T1,C2

die 16°C per W of lager is. Bruggelijkrichters zijn er in verschillende vormen en afmetingen. Hier kan zowel de rechthoekige als de ronde uitvoering van de B40C1000 worden gebruikt.

Meetinstrumenten Om de uitgangsspanning gemakkelijk te kunnen instellen kan P1 worden voorzien van een schaaltje, waarop de instelling bijvoorbeeld in stappen van 1 V is aangegeven. Het is natuurlijk veel mooier en handiger als je twee „echte" meters inbouwt, waarop dan de stroom en de spanning zichtbaar zijn. De metertjes krijgen een plaatsje op de frontplaat en worden volgens figuur 11 op de schakeling aangesloten.

15V

Kom ponenten

Figuur 9. Foto van de opgebouwde netvoeding. Figuur 10. Aansluitbus voor het netsnoer, met ingebouwde zekeringhouder. Figuur 11. Zo kunnen een stroom- en een spanningsmeter op de uitgang van de voeding worden aangesloten. Tabel 1. Checklist voor het testen van de schakeling.

Bij het kopen van de onderdelen moet je er op ietten dat deze voldoen aan de gegevens die in de onderdelenlijst zijn vermeld. Dat geldt in het bijzonder voor het vermogen van D1 en P1 en voor de spanningswaarden van de kondensatoren. Als de 16 Vzenerdiode niet verkrijgbaar is kun je ook een andere zenerspanning nemen, bijvoorbeeld 15 V. De warmteweerstand bij het koelplaatje geeft aan hoe warm een bepaald type koelplaatje wordt als de transistor een zekere hoeveelheid warmte afgeeft. Het hier gebruikte koelplaatje moet een waarde hebben

Pas op! De uitgangen van de regelbare voeding zijn niet kortsluitvast. Dat wil zeggen dat je de twee uitgangsklemmen niet met elkaar mag verbinden, want anders gaat de transistor gegarandeerd stuk. Zolang er „normale" belastingen (bijvoorbeeld een radio of een cassetterecorder) op de voeding worden aangesloten zal de regelbare voeding uitstekend werken.

kostjes Waar heeft een hobbyelektronicus de grootste hekel aan? Ja, goed geraden: het maken van kastjes voor zijn schakelingen! De fabrikanten van behuizingen weten dat al lang en hebben in hun programma dan ook meestal verschillende typen kastjes speciaal voor zelfb o u w . En dat zijn beslist niet meer de stalen rechttoerechtaan-kastjes van vroeger. De huidige kastjes hebben een moderne vormgeving en zijn gemaakt van gemakkelijk te bewerken materialen, zoals aluminium en kunststof. Op die manier kun je je eigen schakeling een professioneel uiterlijk geven. De foto's geven een indruk van wat er zoal verkrijgbaar is op dit gebied.

Dit batterijkompartiment kan in een uitsparing in een kastje worden geklemd. Een elegante oplossing voor alle batterij problemen.

Display-behuizingen voor inbouw in frontplaten. De kastjes hebben gleuven waarin de print met het display kan worden vastgezet.

Fabrikant: Vero Afmetingen: 36 x 72 x 45 m m respektievelijk 36 x 96 x 45 m m Materiaal: aluminium,zijkanten uit n o r y l , venster ook uit gepolariseerd materiaal verkrijgbaar Kleur: zwart, venster rood of transparant

Gewoon mooi.'

Fabrikant: Vero Afmetingen: 76 x 190 x 255 m m Materiaal: polystryrolschuim, aluminium front- en bodemplaten Kleur: bruin

Deze speciale behuizing met meetstift is bijzonder geschikt voor allerlei meet-, test- en experimenteerdoeleinden. Een type behuizing dat vrijwel niet met de voor de hobbyist ter beschikking staande middelen te maken is.

Fabrikant: O.K.W. Afmetingen: 33 x 9 2 x 155 m m . . . 9 1 x 138 x 190 m m Materiaal: polystryrol, frontplaat uit aluminium Kleur: lichtgrijs

Fabrikant: O.K.W. Afmetingen (zonder beugel): 5 0 x 8 0 x 150 m m . . . 95 x 110 x 188 m m Materiaal: slagvast polystryrol Kleur: lichtgrijs en donkergrijs

^

Fabrikant: Vero Afmetingen: 27,5 x 67,5 x 34 m m Materiaal: polypropyleen Batterij-clip w o r d t meegeleverd Kleur: grijs Ook leverbaar voor twee 9-Vbatterijen of vier penlight-

cellen (33,5 x 60,5 x 70 mm).

Fabrikant: Teko Afmetingen: 29 x 134 x 20 mm respektievelijk 43 x 104 x 20 m m Materiaal: ABS, meetstift verzinkt Kleur: zwart

Ook daarop dient men bij de aanschaf te letten: ingebouwde printhouders besparen veel werk en zijn aan de buitenkant niet te zien.

De beugel kan in de twee getoonde standen worden vastgezet.

Kastjes met aangegoten netsteker, ook verkrijgbaar met ingebouwde stekerbus. Praktisch en veilig!

#

Fabrikant: O.K.W. Materiaal: slagvast kunststof Kleur: wit-grijs

Fabrikanten/Importeurs: Vero Mulder Hardenberg Westerhoutpark 1a 2012 JL Haarlem Teko A m r o h B.V. Herengracht 76 1398 A D Muiden O.K.W. Manudax Postbus 25 5473 ZG Heeswijk

x I (O

w

«211

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

| [ |%

rÜÜ

~Hiü i

f

\

i

/ vermenigvul- tolerantie digingsfaktor in %

kleur

cijfer

c |fer

zwart

-

0

1

-

bruin

1

1

10

± 1%

rood

2

2

100

± 2%

oranje

3

3

1000

geel

4

4

10.000

-

groen

5

5

100.000

± 0,5%

blauw

6

6

1.000.000

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

-

-

goud

-

-

x0,1

* 5%

xO.01

± 10%

-

± 20%

zilver geen

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 SI 10% geel-violet-oranje-zilver: 47.000 = 47 k£2 10% (in Elex-schrijf-

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 1 1 pF en 1ju.F, dus tussen F en 1.000.000.000.000 1.000.000 De waarde is op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; 0,03/xF = 30 nF; 100 p (of 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 f 1,50.

^K

wijze: 47 k)

Elektrolytische kondensatoren

bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 = 1,5 MJ2 5% (in Elexschrijf wijze: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%). Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1^iF en 10.000;uF). 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 10//F/35 V kost zo rond f 0,40.

i+ 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.

©

H

O

doorfaatnchting

©—N—O. sperrichting

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 inkeP in 9-