ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1984-16 issue december [PDF]

Zitiervorschau

nr. 16 december 1984 f4,25 Bfrs. 84

tijdschrift voor hobby -elektronica

modelbaanoverwegsturing drievoudige toonregeling nagalm

2 e jaargang nr. 12 december 1984 ISSN 0167-7349

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

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

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

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

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

© Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1984 Printed in the Netherlands

s

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

Voor talloze toepassingen is de varioversterker een uit¬ komst. Door het aanpassen van een enkele weerstand kan men de versterkingsfaktor van deze eenvoudige ééntrapsééntransistorve-rsterker instellen op een zelf gekozen waarde die mag lig¬ gen tussen 1 en 80 maal. Ideaal voor het versterken van audiosignalen! varioversterker

blz. 12-12

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

Auteursrecht: De auteursrechtelijke bescherming van Elex strekt zich mede uit tot de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals tot de ontwerpen daarvoor. In verband met artikel 30 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opge¬ nomen schakelingen slechts voor partikuliere of wetenschappelijke doeleinden vervaardigd worden en niet in of voor een bedrijf. Het toepassen van schakelingen geschiedt buiten de verantwoorde¬ lijkheid van de uitgeefster. De uitgeefster is niet verplicht on¬ gevraagd ingezonden bijdragen, die zij niet voor publikatie aan¬ vaardt, terug te zenden. Indien de uitgeefster een ingezon¬ den bijdrage voor publikatie aan¬ vaardt, 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 gebrui¬ kelijke vergoeding.

uit de inhoud

jaarabonnement 1985 Nederland België buitenland f 42,50 Bfrs. 840 f 58,Een abonnement loopt van januari tot en met december en kan elk gewenst moment ingaan. Bij op¬ gave in de loop van een kalender¬ jaar wordt uiteraard slechts een deel van de abonnementsprijs be¬ rekend. Bij abonnementen die in¬ gaan per het oktober-, novemberof decembernummer wordt tevens het volgende kalenderjaar in reke¬ ning gebracht. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt). Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevo¬ ren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: C. Sinke W.H.J. Peeters (advertenties) Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag. Prijslijst nr. 1 is van toepassing. Korrespondentie: In linker bovenhoek vermelden: TV technische vragen LP lezerspost HR hoofdredaktie AW adreswijzigingen ADV advertenties ABO abonnementen RS redaktiesekretariaat

Faites vos jeux.. .rien ne va plus. Breng de sfeer van het casino een beetje in huis met onze mini-roulette. Ze maakt geen gebruik van een rondtollend balletje, maar van een serie knipperende LED's. Weliswaar heeft deze roulette maar 13 nummers, maar dat maakt het spel beslist niet minder spannend! elektronische roulette

blz. 12-34

Een mikrofoon heeft nu een¬ maal een voorversterker nodig, aangezien het gele¬ verde signaal maar heel klein is. De zogenaamde elektret-mikrofoonkaspels, die goedkoop zijn en toch een goede kwaliteit bieden, hebben ook nog een eigen voedingsspanning nodig. Voor dit type mikrofoon hebben we een aparte voor¬ versterker ontworpen die beide dingen doet. elektretvoorversterkers

blz. 12-39

elextra

12-04

komponenten

12-25 12-28

jaarinhoud 1984

12-26

elektret-voorversterkers 12-39 Speciale voorversterkerschakelingen voor de populaire en goedkope elektret-mikrofoonkapsels. recipRIAA Een omgekeerde RIAA-kurve voor het meten aan MDvoorversterkers.

12-44

informatie, praktische tips zelfbouwprojekten drievoudige toonregeling 12-10 Met deze schakeling kan de frekwentiekarakteristiek van elke audioketen worden beïnvloed door middel van drie potmeters, voor laag, midden en hoog. varioversterker 12-12 Een ééntransistor-versterkertrap die in staat is om audio-signalen maximaal 80 keer te versterken. modelbaan-overwegsturing 12-16 Een schakeling die de komst van een trein detekteert en dan tijdig de spoorwegbomen sluit (en ook weer opent als de trein gepasseerd is). nagalm 12-29 Een tijdvertragingsschakeling die werkt met een zoge¬ naamde nagalmveer, voor het kreëren van een ruimtelij¬ ke indruk. elektronische roulette 12-34 Een casino in de huiskamer, en nu eens niet met een metalen balletje, maar met een serie oplichtende LED's. knipperlamp 12-38 Een supereenvoudig knipperlicht dat werkt met een TLstarter.

'n tip De omgang met IC-pootjes.

12-21

DIN 45500 Een hifi-norm voor audio-apparatuur.

12-32

12-42 omgangsvormen voor CMOS-IC's Zwarte doosjes die men voorzichtig moet behandelen. kaleidoskoop

12-45

grondbeginselen hoe zit dat Het begrip "draaistroom".

12-08

de transistor — een elektronische potmeter? . . . 12-14 Kan een transistor als een elektronisch gestuurde weerstand worden gebruikt? dB De decibel, een eenheid die de elektronica niet meer kan missen.

12-20

tegenkoppeling Wat is het en wat doet het?

12-22

kursus ontwerpen, deel 2 . De stroomkring en de diode.

12-46

bij de \oorpcgina Het modeltreintje dat op de voorplaat tussen de gesloten overwegbomen door rijdt, heeft voor het sluiten en openen van die bomen hulp gekregen van de elektronische over¬ wegsturing uit dit nummer. Tevens bedient die schakeling de knipperlichten bij de overweg, om alles zo natuurge¬ trouw mogelijk na te bootsen. De nagalm in deze Elex werkt met een nagalmveer, zoals duidelijk te zien is op de bovenste foto. Tenslotte staan onderaan nog een elektroni¬ sche "geluidsbewerker", een drievoudige toonregeling waar¬ mee laag, midden en hoog apart kunnen worden geregeld.

8

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

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

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p = (pico I = 10~12 = een mil¬ joenste van een miljoenste n = (nano) = 10~9 = een miljardste \x = (micro) = 10- 6 = een miljoenste m = (milli) = 10- 3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden: 3k9 = 3,9 kö = 3900 Q 6M8 = 6,8 MS = 6 800 000 Q 0Ö33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4^7 = 4,7 ^F = 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeg¬ gen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

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

Schema's Symbolen

x "3 I _ P «-

In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de ge¬ bruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN.NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubli¬ ceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " * " , " * 1 " , " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen in¬ ternationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer.

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

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

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 a 30 watt-soldeerbout met een rechte 2 mm brede "longlife" punt. 2. Gebruik soldeertin, samen¬ gesteld uit 60% tin en 40% lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de uit de bevesti¬ gingsgaten 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 moe¬ ten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeertin toe. Het tin moet vloei¬ en, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 è 2 sekonden later de bout weg. Tijdens het af¬ koelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten op¬ zichte van elkaar bewegen. An¬ ders 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 des¬ noods voor extra koeling door de te solderen aansluitdraad met een pincet vast te houden. 7. Knip uit de soldeerlas stekende aansluitdraden af met een scherpe zijkniptang. Pas op voor rondvliegende stukjes draad! 8. Zet de soldeerbout uit na het solderen en tijdens onderbrekin¬ gen die langer dan een kwartier duren. 9. Moet er soldeertin worden ver¬ wijderd? Maak dan gebruik van zg. zuiglitze. Verhit het te verwij¬ deren tin met de soldeerbout. Houd het uiteinde van de litze bij het tin. De litze "zuigt" het tin nu op.

10. Oefening baart kunst. Weer¬ standen of stukjes draad zijn zeer geschikt als oefenmateriaal.

Foutzoeken Doet de schakeling het niet met¬ een? 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 ver¬ keerd om? Zijn de voedingsspan¬ ningsaansluitingen niet verwisseld? — Zijn de aansluitingen van half¬ geleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien op¬ gevat als het onder-aanzicht van de schakeling, in plaats van het boven-aanzicht? — Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig.

Netspanning Isoleer netspanningsleidingen zo¬ danig dat er bij een gesloten kast geen aanraakgevaar bestaat. Alle van buiten bereikbare metalen de¬ len 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 be¬ vestigd. (Alléén een soldeerverbin¬ ding is onvoldoende!). * De aarddraad moet langer zijn dan de twee andere draden. Bij onverhoopt lostrekken van de net¬ kabel blijft de aardverbinding dan het langst gehandhaafd. * Houd ongeïsoleerde netspanningsvoerende draden of soldeerpunten minstens 3 mm van ande¬ re draden of soldeerpunten verwijderd. * Verwijder de netsteker uit het stopkontakt vóór het verrichten van werkzaamheden aan het ap¬ paraat. 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 netspan¬ ningsvoerende delen geïsoleerd zijn.

j

MAKBN KORTE MZT V£

VAt/D£ UtKTRONlCA Het eerste deel van een serie stripverhalen, waarin twee onderne¬ mende figuren op hun manier het gebied van de elektronica verken¬ nen. Hun avonturen zitten vol spanning, omdat ze vaak tegen de stroom in roeien en daarbij op veel weerstanden stuiten, voordat ze uiteindelijk hun doel bereiken.

o

De lezer wordt op een geheel andere manier met de elektronica ver¬ trouwd gemaakt: spannend, spelenderwijs en toch gedegen. Bovendien wordt bij dit eerste deel een print geleverd waarmee men de besproken schakelingen kan opbouwen en zodoende zelf kan kontroleren of Resi & Transi ook steeds de waarheid spreken. Bestellingen: kunnen worden verricht door storting van f 29,50/Bfrs. 581 plus verzend- en administratiekosten f 3,50/Bfrs. 69 op gironummer 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V. te Beek (L) (voor België op PCR 00-0177026-01) onder vermelding van "Resi & Transi deel VB

In dit tweede stripalbum houden Resi & Transi zich bezig met de konstruktie van een universeel anti-diefstal-alarm, kompleet met een soort "Kojaksirene". Ook hier wordt "tussendoor" wat theorie behandeld natuurlijk: De monostabiele wordt besproken, de bistabiele (ofwel flipflop), de astabiele en verder alle andere elektronica die in de schakeling voorkomt. De humor ontbreekt ook nu weer niet en dat zorgt ervoor dat het boek nooit saai wordt en zich heel gemakkelijk laat lezen; de kennis wordt als het ware en passant meegepikt. Bij dit stripalbum horen twee printen (apart leverbaar), waarop het besproken alarm en de sirene gemakkelijk kunnen wor¬ den gebouwd. prijs f 17,50/Bfrs. 345 (exclusief printen) print 83999-1 f 9,85/Bfrs. 194, print 83999-2 f 9,55/Bfrs. 1127 ISBN 9070 160 307 Resi & Transi deel 2 is te bestellen door storting van het desbetref¬ fende bedrag (verzend- en administratiekosten f 3,50/ Bfrs. 69,—) op gironummer 124.11.00 t.n.v. Elektuur b.v. te Beek (L), voor België op PCR 000-177026-01, onder vermelding van de boektitel en/of printnummers.

Trouwe Elex-lezers weten inmiddels wel, wat de termen "gelijkstroom" en "wisselstroom" inhou¬ den. Het begrip "draaistroom" is minder bekend. In feite is het een soort wisselstroom, maar er is een drie-aderige leiding voor nodig om hem over te brengen. Op het eerste gezicht is dat bij de ge¬ wone 220-volt-netstroom ook het geval. Ook daar treffen we drie draden aan: fase, nul en aarde. De laatste is echter eigenlijk overbodig en alleen be- • doeld voor beveiligingsdoeleinden. Bij draaistroom is dat anders. Laten we eerst eens kijken hoe in een elektrische centrale de stroom wordt opgewekt. Een wisselspanningsgenerator is in principe een spoel, die wordt gedraaid in een magnetisch veld, ongeveer zo:

namelijk niet één, maar drie spoelen, die binnen het magnetisch veld draaien. Deze spoelen zijn ten opzichte van elkaar onder een hoek van 120° op¬ gesteld:

)

Omdat de spoelen ieder hun eigen aansluitingen hebben, ontstaan er drie wisselspanningen, die niet dezelfde fase hebben. Telkens als een spoel de noordpool van de magneet passeert, wordt er een positieve spanningspiek in geïnduceerd. Het faseverschil tussen de spanningen in de drie spoe¬ len bedraagt natuurlijk ook 120°:

Natuurlijk staan er in een centrale geen hoefijzermagneten; het gaat hier om het principe. Als de spoel gedraaid wordt, ontstaat er een wisselspanning, omdat ieder uiteinde van de spoel af¬ wisselend de noord- en de zuidpool van de magneet passeert. Het resultaat is een sinusvormige wisselspanning:

r\

V7

De werkelijkheid is weer wat gekompliceerder dan deze theorie. Een wisselspanningsgenerator bevat

\y

Wat is nu het nut hiervan? Om dat aan te tonen, maken we een opstelling van drie spoelen, weer onder een hoek van 120° ten opzichte van elkaar, met daartussenin een magneet, die kan draaien:

De drie spoelen sluiten we aan op onze driefasengenerator. Door de ene spoel na de andere loopt nu een positieve spanningspiek, die een magne¬ tisch veld veroorzaakt. Dat magnetisch veld wan¬ delt in een kringetje rond en die beweging wordt gevolgd door de magneet, die dus gaat draaien. We hebben nu een primitieve motor gekregen: de zuidpool van de magneet wordt telkens aangetrok¬ ken door de noordpolen van de drie magnetische velden en een halve omwenteling verderop ge¬ beurt het omgekeerde. De naam "draaistroom" is afkomstig van het draaiende magnetische veld, dat erdoor kan worden opgewekt.

het oprapen ligt. Maar ook daarvoor is een oplos¬ sing. Ten eerste kunnen we twee leidingen elimineren door drie spoelaansluitingen samen te voegen tot één gemeenschappelijk middelpunt. De spoelen zijn dan nog steeds onafhankelijk van elkaar: als we dat willen, kunnen we van de ene spoel meer stroom afnemen dan van de andere. In de praktijk komt dat echter nooit voor. De generatorspoelen in een elektrische centrale worden zodanig belast, dat ze allemaal evenveel stroom leveren. En dat opent interessante perspektieven! De stroom in de gemeenschappelijke middelpuntsleiding is in dat geval namelijk niet driemaal zo groot als in de af¬ zonderlijke spoelen, maar.. .nul! Om dat te begrijpen moeten we weer even naar de drie sinusvormige spanningen kijken. Als één van de drie spanningen maximaal positief is, zijn de twee andere "half negatief". Een eenvoudig re¬ kensommetje leert dan, dat er niets overblijft. Een draad, waardoor geen stroom vloeit, is overbodig en kan worden weggelaten. Dat is dan ook de reden, waarom hoogspanningsleidingen maar drie draden nodig hebben. Als het er meer zijn, is het stroomcircuit dubbel uitgevoerd; bovendien komt er altijd nog één "draad bij (de bovenste), die als bliksemafleider dient.

(tussen haakjes) De voordelen zullen nu ook wel duidelijk zijn: een draaistroommotor zit vrij simpel in elkaar. Niet zo eenvoudig als op de tekening natuurlijk, maar t o c h . . . Een duidelijk nadeel is het feit, dat we Voor onze motor zes leidingsaders nodig hebben; koper is nu niet bepaald een grondstof die voor

Bij het drukken van het oktobernummer is er met de kleurdruk van de sinusgenerator-print (figuur 5), pag. 10-37) iets verkeerd gegaan. De komponentenopstelling is namelijk t.o.v. de kleurdruk één gaatje naar beneden verschoven. De komponentenopstelling in figuur 4 is wel korrekt, zodat u deze gedeeltelijk als leidraad kunt gebruiken. Onze excuses voor dit ongemak.

De benaming "toonrege¬ ling" is eigenlijk niet hele¬ maal korrekt, want geregeld wordt er eigenlijk niets. Met twee potmeters beïnvloedt men het gehalte aan lage tonen en het gehalte aan hoge tonen in de weergege¬ ven muziek of spraak. Maar ja, het begrip toonregeling is nu eenmaal ingeburgerd, dus laat maar. Waarom gaat het eigenlijk? Ook anno 1984, het tijdperk van de compact disc, zijn er redenen genoeg om de klank van een audiosignaal te beïnvloeden. Dat wil zeg¬ gen dat bewust wordt afge¬ weken van de rechte frekwentiekarakteristiek van de versterker. Het kan zijn dat dat gebeurt om op die manier een "kromme" fre¬ kwentiekarakteristiek elders in de audioketen weg te werken, öf om de klank aan te passen aan de persoonlij¬ ke smaak. Er is gesproken van "beïn¬ vloeding van de frekwentie¬

karakteristiek". Wat daarmee bedoeld is kan het beste worden beschreven aan de hand van figuur 1. Kurve nummer 1 geeft de rechte frekwentiekarakteristiek weer die je krijgt als alle drie pot¬ meters in de middenstand ("twaalf uur") staan. Num¬ mer 2 in figuur 1 ontstaat als de hogetonenregelaar èn de lagetonenregelaar op maximum staan (potmeters op "vijf voor half zes"). Staan daarentegen beide potmeters in de andere uiterste stand ("vijf over half zes"), dan ontstaat kurve nummer 3. De extra kurven 4 en 5 ontstaan door verdraaiing van de derde, doorgaans niet aanwezige knop, die van de middento¬ nenregelaar. Nummer 4 betreft de maximale verster¬ king van de middenfrekwenties en nummer 5 ontstaat bij maximale verzwakking van die frekwenties. Er zijn oneindig veel andere kurven mogelijk, die ontstaan uit

drievoudige toonregeling +20 +15

s

S

f

+10 +5

s,.

)7

rv V 1 i

D -5

'S

-10 f

-15

1

7

/

-20 10

100

Figuur 1. Vijf van de oneindig vele mogelijke frekwentiekarakteristieken van de drievou¬ dige toonregeling. 1. Alle regelaars in de neutrale mid¬ denstand. 2. Laag en hoog maximaal, midden neutraal. 3. Laag en hoog minimaal, mid¬ den neutraal. 4. Midden maxi¬ maal, laag en hoog neutraal. 5. Midden minimaal, laag en hoog neutraal. Bij een korrekte bedrading komt de stand maximaal overeen met een geheel rechtsom gedraaide potmeter, met de klok mee dus. De stand minimaal komt overeen met een geheel links¬ om, tegen de wijzers van de klok in gedraaide potmeter. De neutrale stand bevindt zich exakt halverwege de genoem¬ de uiterste standen.

Ik

1

/11' |vL 10k

lOOk

frekwentie (Hz)

84772X-1 o

kombinaties van de standen van de drie regelaars. De toepassingen van deze drievoudige toonregeling hoeven echt niet beperkt te blijven tot de hifi-installatie. Zo kan de schakeling bij¬ voorbeeld heel goed als onderdeel van een gitaar¬ versterker worden gebruikt. Of als "oppoetser" van stokoude doch dierbare 78 toerenplaten. En als "korrektor" van mikrofoonsignalen, waarbij met name de unieke middentonenregeling ervoor kan zorgen dat via de geluidsinstallatie weergege¬ ven spraak niet "boemerig" of "esserig" klinkt, met als gevolg dat de mikrofoonspreker goed overkomt.

De schakeling Zo simpel het is om het effekt van de drievoudige toonregeling uit te leggen.

)

zo moeilijk is het om de werking van de schakeling duidelijk te maken. De uitleg van elk van de drie regelaars afzonderlijk vergt al een vol¬ ledig uit de hand lopende partij rekenwerk en als de drie regelaars in figuur 2, dan ook nog eens in één schakeling worden gekombineerd, kan men het hele¬ maal wel vergeten. Desondanks een poging. We beloven u: zonder for¬ mules. Het gaat om een zogenaamde aktieve toonre¬ geling. Dat wil zeggen dat niet alleen passieve onderde¬ len een rol spelen, maar ook aktieve (versterkende) onderdelen. In ons geval zijn dat twee operationele ver¬ sterkers, die op hun beurt weer samen in één huisje zitten. De wirwar van potmeters, weerstanden (R2.. .R8) en kondensatoren (C2.. .C5) kan voor elke frekwentie worden vertaald in twee impedanties: één impedantie

tussen de uitgang van A1 en de inverterende ingang ("—", dus pen 2) van A2, en de andere impedantie tussen die inverterende ingang en de uitgang van A2. De ver¬ sterking van A2 plus omrin¬ gende komponenten is afhankelijk van de verhou¬ ding tussen de laatst- en eerstgenoemde impedantie. Beide impedanties zijn afhankelijk van de frekwen¬ tie, dus is ook de verhou¬ ding tussen die impedanties daarvan afhankelijk. Dat is zo omdat beide impedanties ondermeer zijn samen¬ gesteld uit kondensatoren. En kondensatoren bezitten nu eenmaal een wissel¬ stroomweerstand (kapacitieve reaktantie; die "Hoe zit dat?" in de Elex van de vorige maand), die van de frekwentie en van de groot¬ te van de kondensator afhangt. Ook weerstanden spelen een rol bij de opbouw van de twee impe¬ danties. Potmeters zijn

regelbare weerstanden, zoals u weet. Een variatie van de loperstand van een bepaalde regelaar heeft een beïnvloe¬ ding van het weerstandsaan¬ deel in de beide impedanties tot gevolg. Wordt het aan¬ deel in de ene impedantie groter, dan daalt het aan¬ deel in de andere impedan¬ tie. Daardoor wijzigt zich ook de verhouding van deze twee impedanties voor frekwenties die zich binnen het regelgebied van de des¬ betreffende regelaar bevinden. Het zojuist globaal beschre¬ ven toonregelprincipe is al zeer oud. Pionier op dit gebied is — de naam komt u misschien in dit verband niet helemaal onbekend voor — ene meneer Baxandall, die al in 1952 een ont¬ werp voor een dergelijke toonregeling publiceerde. We moeten nog een paar andere onderdelen van figuur 2 bespreken. De ope¬ rationele versterker A1 vormt

een buffer tussen de op de ingang aangesloten signaalbron en de eigenlijke ingang van de toonregelschakeling. Een eventuele gelijkspanningskomponent op de ingang wordt door C1 geblokkeerd. Om dezelfde redenen is C7 tussen de uit¬ gang van A2 en de uitgang van de schakeling aange¬ bracht.

De bouw Zoals altijd het geval wordt ook deze schakeling op een universeel Elex-printje onder¬ gebracht. Figuur 3 verschaft nadere informatie. De opbouw van de print is pro¬ bleemloos. Bij de bedrading van de drie potmeters moet men zorgvuldig te werk gaan. De beste aanpak is: zorg ervoor dat de afstand tussen de potmeters en de print zo klein mogelijk is. In dat geval kunnen de verbin¬ dingen (negen stuks) met soepel montagedraad wor¬ den gelegd. Als langere ver-

15V

A1,A2= IC1 = NE 5532, LM 833, LF 353, TL 072, TL 082, MC 1458

Figuur 2. Het schema van de drievoudige toonregeling. Dit is een zogenaamde "aktieve" toonregeling, waarmee niet wordt bedoeld dat hij het doet, maar waarmee wordt bedoeld dat de frekwentiekarakteristiek tot stand komt in samenwerking met een aktief, dus versterkend onderdeel. In dit geval is dat de operationele versterker A2.

Figuur 3. Zó moet de print van de drievoudige toonregeling worden opgebouwd. Als de afstand tussen de print en de potmeters groot is, bijvoor¬ beeld bij inbouw in een bestaand apparaat, moet afge¬ schermd draad worden gebruikt voor de verbindingen tussen de potmeters en de print. In de onderdelenlijst staan verschillende mogelijk¬ heden vermeld voor de dubbe¬ le operationele versterker. De 5532 en de LM 833 zijn speciale ruisarme typen; die zijn het beste, maar ook het duurst. De MC 1458 is het goedkoopst. Onzes inziens de beste keus: de TL 072. Onderdelenlijst R1 = 470 kQ R2,R3,R4 = 10 kS R5,R6 = 3,9 kS R7.R8 = 1,8 kïï R9 = 270 Q R10 = 100 kQ P1.P2 = potmeter 100 k ö lineair P3 = potmeter 500 kQ lineair C1 = 220 nF C2 = 47 nF C3.C5 = 4,7 nF C4 = 22 nF C6 = 1 nF C7 = 470 nF C8,C9 = 100 nF IC1 = TL 072 (NE 5532, LM 833, LF 353, TL 082, MC 1458) Elexprint formaat 1

Een versterker is nodig om een stroom, een spanning of een vermogen een bepaald aantal keer te "ver¬ groten". In Elex is al een aantal van die "dingen" gepubliceerd. Deze keer gaat het om een met één transistor opgebouwde versterkertrap, die in staat is om audiosignalen maximaal 80 keer te versterken. Dit betekent dat een wisselspanning van 10 millivolt op de ingang op de uitgang een wisselspanning van 800 mV tot gevolg heeft. Die spanning is meestal zelfs voldoende om een eindversterker mee uit te sturen.

bindingen noodzakelijk zijn, bijvoorbeeld bij inbouw in een bestaand apparaat, moeten ze met vier-aderig afgeschermde kabel worden gemaakt. Verbind in dat geval de afscherming aan één zijde door met massa. Ook de verbindingen met de buitenwereld (ingang en uit¬ gang) moeten op dezelfde manier met afgeschermde kabel worden gemaakt. Als voeding kan de onlangs in Elex gepubliceerde ± 15 voltvoeding dienst doen. Bouw dan twee prin¬ ten op: één voor +15 volt en één voor —15 volt. De schakeling kan deel uit¬ maken van een groter geheel, of in een los kastje worden gebouwd. Aan u de keus. De toonregeling moet wor¬ den gestuurd met voldoende sterke audio-wisselspanningen, pakweg 100 a 500 mVeff. Hij kan dus niet direkt achter een mikrofoon worden geplaatst omdat mikrofoonsignalen daarvoor te zwak zijn en eerst moe¬ ten worden versterkt. En, haast overbodig om te zeg¬ gen, hij kan ook niet direkt een luidspreker sturen.

Laten we figuur 1 eens nader onder de loep nemen. Op de wat merkwaardige positie van R1 na komt de schakeling ons niet helemaal onbekend voor. Het is namelijk in principe een gemeenschappelijke emitterschakeling. Een dergelijke schakeling is van huis uit niet bepaald ongevoelig voor temperatuurveranderin¬ gen, dus de gelijkspanningsinstelling op een bepaald werkpunt verandert bij wijzi¬ ging van de temperatuur. En men zou toch graag willen dat dit verschijnsel niet optreedt, in ieder geval niet voor een bepaald temperatuurgebied. Dan is de ver¬

Heeft u een stereo-toepas¬ sing voor deze toonregeling? Bouw dan twee printen en gebruik voor P1, P2 en P3 stereo-potmeters. En werkt de toonregeling verkeerd? Dus wordt het hoog, midden of laag zwak¬ ker als u de desbetreffende potmeter rechtsom, dus met de wijzers van de klok mee verdraait? Dan moeten de buitenaansluitingen van de "verkeerde" potmeter wor¬ den verwisseld. Je kunt natuurlijk ook metéén ervoor zorgen dat de aansluitingen korrekt zijn. In de maximum-stand ligt de loper van P1 aan het R2-uiteinde, de loper van P2 aan het R5-uiteinde en de loper van P3 aan het R7-uiteinde van de potmeter.

sterking niet of nauwelijks afhankelijk van de tempe¬ ratuur. Met andere woorden: we zoeken een methode om een gelijkspanningsinstelling te krijgen die zich nagenoeg niets aantrekt van de tempe¬ ratuur. De methode? Maak gebruik van het tegenkoppelprincipe, dat elders in dit nummer is besproken. Laten we eens gaan kijken naar de praktische realisatie van de tegenkoppeling. In figuur 1 zit de weerstand R1 tussen de uitgang (= kollektor) en de ingang (= basis) van de transistor. We noe¬ men dit spanningstegenkoppeling. Een gedeelte van de

O

Figuur 1. De varioversterker bestaat uit een spanningstegengekoppelde transistortrap. Figuur 2. Alles gaat makkelijk op een stukje Elexprint. Als voeding dient een 9 voltbatterij. Tabel. De waarde van R2, afhankelijk van de gekozen versterkingsfaktor.

84777X-1

*zie tabel

Onderdelenlijst:

Tabel A

R2

1 5 10 20 50 80

r

berekend R2 = R1/A 470 94 47 23 9,4 5,8

gelijkspanning en de wisselspanning die op de kollektor aanwezig is, wordt naar de basis teruggevoerd. Indien de kollektorstroom door welke oorzaak dan ook, bij¬ voorbeeld door een stijging van de temperatuur, toe¬ neemt, wordt de spanningsval over R3 groter. Dus de kollektorspanning daalt. Die daling wordt door de weerstanden van de span¬ ningsdeler verzwakt naar de basis doorgegeven. De basis/emitterspanning daalt, evenals de kollektorstroom. Spanningstegenkoppeling zorgt er dus voor dat de dreiging van een grotere (of een kleinere!) kollektor¬ stroom in grote mate wordt tegengewerkt en daardoor praktisch helemaal wordt geëlimineerd. Welk deel van de kollek¬ torspanning wordt naar de basis teruggevoerd? Voor gelijkspanning spelen de

kö kö kö kö kS kQ

R1 = 470 kö R2 zie tabel R3 = 22 kQ R4 = 56 kS C1 = 100 nF C2 = 10 itF/16 V T1 = BC547B Elexprint maat 1

gemeten A 420 79 36 17,3 4,5 470

•*

kö kö kS kS kö S

weerstanden R1 en R4 een rol; door R1 loopt tevens de basisstroom van T l . Voor wisselspanningen speelt ook R2, met daarmee in serie de uitgangsimpedantie van de te versterken wisselspanningsbron, een rol; het wordt er dan niet simpeler op. De gelijkspanningsinstelling kan vrij simpel worden bepaald indien de basisstroom door R1 kan worden verwaarloosd ten opzichte van de stroom door R4. Deze verwaarlozing is meestal mogelijk. De door R4 en R1 verzwakte kollektorgelijkspanning op de basis moet gelijk zijn aan circa 0,6 volt, de basis/emit¬ terspanning van de tran¬ sistor:

dus:

f)})

UCE = 0,6 x (1 + gi) V.

Vul de waarden van R1 en R4 in en dan blijkt dat de kollektor-gelijkspanning circa 5,6 V bedraagt. In principe is de maximale uitgangswisselspanning van de tran¬ sistorversterker ongeveer 2 volt effektief (Veff) bij een voedingsspanning van 9 V. In de tabel zijn enige versterkingsfaktoren en de bij¬ behorende waarden voor de weerstand R2 opgeyeven. De berekende versterking is gebaseerd op de verhouding van de weerstanden R1 en R2. De afwijking van de berekende waarde is met name groot bij een verster¬ king van 80x. Neemt men voor R2 een waarde van 5,8 kQ, dan is de verster¬ king iets kleiner dan 50x en dus nooit tachtig keer, zoals op grond van een bereke¬ ning zou mogen worden verwacht. De afwijkingen tussen gemeten en bereken¬ de waarden zijn voor een

deel het gevolg van de betrekkelijk lage voedings¬ spanning. De beide kondensatoren, C1 en C2, blokkeren gelijkspan¬ ning die anders op de ingang (via R2!) of op de uitgang (kollektorgelijkspanning) terecht zou komen. De versterkertrap neemt dus alleen maar wisselspannin¬ gen in behandeling, geen gelijkspanning. De uitgangswisselspanning is in tegenfase met de ingangswisselspanning. Deze 180°-fase¬ draaiing is een typische eigenschap van de gemeen¬ schappelijke emitterschakeling. Figuur 2 tenslotte verschaft u alle informatie over de bouw van deze versterker, op een stukje Elexprint.

de transistor — een elektronische potmeter? "De transistor is een stroomgestuurde stroom¬ bron." Zo zou je een tran¬ sistor in het kort kunnen omschrijven. Zoals een spanningsbron een konstante spanning levert, zo levert een stroombron een konstante stroom. De hoofd¬ stroom loopt van de kollektor naar de emitter, en de stuurstroom is de stroom die de basis aangeboden krijgt. In figuur 1 is dat voor een transistor van het NPN-type in tekening gebracht. De transistor versterkt de stroom met een faktor /? (bèta). In plaats van ft wordt deze faktor ook wel npg ge¬ noemd. De versterkte basisstroom loopt bij eenNPN-transistor van kollektor naar emitter en wordt meestal kortweg kollektorstroom genoemd. Aange¬ zien deze kollektorstroom veel groter is dan de basisstroom, en dat is meer het geval naarmate de versterkingsfaktor groter is, kan de kollektorstroom nage¬ noeg gelijk worden gesteld aan de emitterstroom

(= kollektorstroom + basisstroom); tussen kollektor- en emitterstroom wordt dan ook veelal geen onderscheid gemaakt. Zo eenvoudig de principiële werking van de transistor is, zo gemakkelijk maakt men zich een verkeerde voorstel¬ ling van zijn werking. Vaak beschouwt men een tran¬ sistor als een stroom¬ gestuurde potentiometer, een elektronisch regelbare weerstand dus. Hierbij ver¬ geet men echter een essen¬ tiële eigenschap, namelijk het stroombrongedrag. Op het eerste gezicht lijkt een voorstelling als stroom¬ gestuurde potmeter heel aardig te kloppen. De basisstroom is een maat voor de stand van de loper van onze denkbeeldige potmeter (figuur 2). Naarmate er een grotere basisstroom vloeit, neemt de weerstand van de potmeter af, dus loopt er in het potmetermodel een gro¬ tere kollektorstroom. Tot zo¬ ver lijkt de vergelijking op te gaan. In figuur 3a is het potmeter-

Figuur 1. De twee belangrijkste stromen in een transistor, hier een NPN-type: de basisemitter-stroom dB) stuurt de kollektor-emitter-stroom de). De verhouding tussen die twee is de stroomversterkingsfaktor /M= I C : IB).

84722X-1 Emitter

Figuur 2. De transistor opgevat als een potmeter waarvan de stand van de loper afhankelijk is van de basisstroom, de dio¬ de imiteert de 0,6 V spannings¬ drempel tussen basis en emit¬ ter. Is dit echter wel juist?

Basis

0-

84722X-2

o

Figuur 3. Met een weerstand in de kollektorleiding zou het potmetermodel een regelbare spanningsdeler geven. Maar in werkelijkheid gaat dat niet zo.

3a

BC108 lOOOr

i

- —4,0