ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1986-40 issue december [PDF]

Zitiervorschau

nr. 40 december 1986 / 4,75 Bfrs. 98

c? .elektra"1 hobby "* *jr

oVudtii

ffïj

s'^0^' ^HÉS^iv

;

•KSIKS" -

^:^yi

app.^\

JS*^*

•

&

*

&

*

*

*

£*&&

too* 2

metronoonv met LED-slinger

oefenversterker live-simulator voor gitaristen

diawisselaar voor perfekte bandgestuurde projektie

\

e

4 e jaargang nr. 12 december 1986 ISSN 0167-7349 Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-89444, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 121, 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13, Beek (L) Elex/Elektuur-databank: 24 uur per dag bereikbaar (behalve op maandagmiddag tussen 12.30 en 16.00 uur) voor informatie en bestellingen via computer, modem en telefoon (Viditel-systeem). Tel.: 04402-71850. Elex verschijnt rond de eerste van elke maand. Onder dezelfde naam wordt Elex ook in het Duits uitgegeven.

Auteursrecht: Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, mikrofilm of op welke wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgeefster. De auteursrechtelijke bescherming van Elex strekt zich mede uit tot de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals tot de ontwerpen daarvoor. In verband met artikel 30 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opgenomen schakelingen slechts voor partikuliere of wetenschappelijke doeleinden vervaardigd worden en niet in of voor een bedrijf. . Het toepassen van schakelingen geschiedt buiten de verantwoordelijkheid van de uitgeefster. De uitgeefster is niet verplicht ongevraagd ingezonden bijdragen, die zij niet voor publikatie aanvaardt, terug te zenden. Indien de uitgeefster een ingezonden bijdrage voor publikatie aanvaardt, is zij gerechtigd deze op haar kosten te (doen) bewerken; de uitgeefster is tevens gerechtigd een bijdrage te (doen) vertalen en voor haar andere uitgaven en aktiviteiten te gebruiken tegen de daarvoor bij de uitgeefster gebruikelijke vergoeding. Nadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag GmbH, 5100 Aken. 1 Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1986 Printed in the Netherlands

Druk: NDB, Zoeterwoude

Y7

vak

lnoti^K lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers -02 -

elex

PRINTEN

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), P.H.M. Baggen, E. de Ruiter, I. Gombos (ass.) Ontwerpaf d./laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, A.M.J. Rietjens, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, P.I.A. Theunissen, M.J. Wijffels Redaktiesekretariaat: M. Pardo G.W.P. Wijnen Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom

Sm%% $ ; "• Voor het opbouwen van Elex-schakelingen hebben wij speciale printen ontworpen. We hebben niet gekozen voor een aparte print voor elke schakeling, maar voor een standaardprint. Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een uit Elex gebruikt kan worden. De gaatjes zijn volgens het genormaliseerde raster 2,54 mm (1/10 inch) geboord, zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen. Door ervoor te zorgen dat je een paar Elexprinten in voorraad hebt, kun je meteen aan de slag als je een bepaalde schakeling wil bouwen. Er hoeven geen speciale, dure printen besteld te worden en je hoeft ook niet aan de gang met bakken etszuur om zelf een print te vervaardigen. Elex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n :

Vormgeving/graf. prod.: G.B.S., Beek (L) Techn. illustraties: L.M. Martin

formaat 1

(1/4 x euroformaat), 40 m m x 100 m m f 5 , - / B f r s . 99

formaat 2

(1/2 x euroformaat), 80 m m x 100 m m f 9,50/ Bfrs. 187

Fotografie: J.M.A. Peters Abonnementen: T.H.H. Dewitte Jaarabonnement Nederland België buitenland f 47,50 Bfrs. 980 f 67,50 Studie-abonnement f 3 8 , - (Bfrs. 784) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. 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 lossenummerprijs geldt). Elex-abonnees ontvangen automatisch 2-wekelijks het vakblad Elektronica Aktueel, dè informatiebron voor de elektronicus en een ieder die op middelbaar of hoger nivo werkzaam of studerende is in het brede vlak van de elektronica.

Losse nummerprijs: Nederland f 4,75; België Bfrs. 98 Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Hoofd adv.-exploitatie E.A. Hengelmolen Advertenties: A. Tuitel W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

formaat 4

(1/1 x euroformaat), 160 m m x 100 m m f 1 8 , - / B f r s . 355 (zie afbeelding)

.......,.,,,,,... meetapparatuur-printen: 86765 - L C D - d i s p l a y ( u n i v e r s e e l ) , f 1 4 , 3 5 / B f r s . 287 V o o r d e " k u r s u s D I G I - t a a l " is e e n print

experimenteer-

verkrijgbaar:

d i g i - t r a i n e r , bestelnr. 83601

f 3 2 , 7 0 / B f r s . 644

rEXPERIMENTEERSYSTEEMi juni 86659 - Basisprint 86660 - 5 V netvoeding juli

f 34.— /Rfr5V) >5V) Y

^""~~^ D3

D2|_

naar schakeling

,

Tjfcjj, !rood I

^

"©

Q

^ ,

groerii

D1...D3 = 1N4148 86812-3

regels voor geven. We moeten er dus de gebruiksaanwijzing bij halen, of naar de leverancier stappen. Omdat de schakeling tamelijk eenvoudig is, kunnen we die gemakkelijk onderbrengen op een standaardprintje no. 1. Omdat we een relais gebruiken (die dingen trekken nu eenmaal vrij veel

stroom) raden we dringend het gebruik a a n van een netvoedinkje dat zo'n 100 mA kan leveren, en dat samen met de schakeling in een klein plastic kastje kan worden ingebouwd of misschien zelfs in de projektor een plaatsje kan vinden.

Zekering-indikator

over de b e n o d i g d e 2,2 V. Het is natuurlijk ook mogelijk d e schakeling met twee aparte LED's op te bouwen in plaats van met een duo-LED. De schakeling is niet geschikt voor wisselspanningen. Om de serieweerstand Rs te berekenen trekken we twee volt af van de voedingsspanning, en delen de uitkomst door 10.. . .20 mA, al naar g e l a n g de grootte van de LEDstroom. Voorbeeld: de voedingsspanning is5V, en er moet 10 mA door de LED's lopen. Berekening:

Duo-LED's vallen te herkennen a a n hun drie pootjes. In de kleurloze behuizing zijn twee LED's ondergebracht: een rode en een groene. De beide kathodes (de min-aansluiting) zijn o p het middelste pootje aangesloten. We kunnen d e LED rood of groen laten oplichten door op één van beide buitenste aansluitingen een spanning te zetten. (Beide tegelijk kan ook; er ontstaat d a n een oranje-achtige mengkleur.) Met een duo-LED kan een uiterst eenvoudige zekering-indikator worden opgebouwd (geschikt voor zekeringen in een gelijkstroomkring, bijvoorbeeld tussen voeding en schakeling). Daarbij maken we gebruik van d e verschillende drempelspanningen: over d e rode LED valt ongeveer 1,6 V en over de groene ongeveer 2 V (figuur 1). Als de zekering is gesneuveld, heeft alleen de groene LED spanning. Jammer genoeg zijn de kleuren voor deze toepassing eigenlijk in psychologisch opzicht net verkeerd-om. Als alles in orde is, zou de groene LED moeten branden, en de rode in geval van storing. Gelukkig is dat niet zo'n groot probleem. We wisselen de LED's om en verhogen de spanning in d e "rode tak" met 0,6 V door middel van een "gewone" diode (1N4148) (figuur 2). In normale omstandigheden houdt de groene LED nu de spanning op 2 V (zodat de rode niet kan branden), en alleen als de zekering het heeft begeven heeft de rode LED de beschikking

5 V . - 2 V = 3V 3V 10 mA

300 Q

De dichtstbijzijnde waarden uit de E-12-reeks zijn 270 £ en 330 Q, wat neerkomt o p een LED-stroom van 11 mA resp. 9 mA. Bij voedingsspanningen boven 5 V is het veiliger nog een extra diode in serie met de LED's te schakelen. Bij een kortsluiting in d e aangesloten schakeling komt de groene LED namelijk parallel a a n Rs te staan. De LED staat dan weliswaar in sperrichting, maar de spanningsvol over de serieweerstand kan gemakkelijk boven de maximumsperspanning voor de LED (3. . .4V) komen. De extra diode (1N4148, met een sperspanning van ongeveer 75 V) voorkomt dat de LED kan dóórslaan. Om het spanningsverschil in beide takken (waarop de werking van de schakeling immers berust) gelijk te houden, moet natuurlijk ook een extra diode in serie met de rode LED worden gezet (figuur 3). elex -

12-13

meetapparatuur in modulevorm deel 1: de uitlezing

mini-

meetinstrumenten met LCD-display Meten hoort erbij in de elektronica. Elektronen doen hun werk onzichtbaar. Daarom is het meten van stromen en spanningen de enige manier om erachter te komen wat er in de diverse kom ponenten van een schakeling gebeurt. De meeste hobbyisten weten dat al lang en hebben minstens d e beschikking over een al d a n niet eenvoudige multimeter. Maar er valt in onze wereld veel meer te meten d a n alleen elektrische grootheden. Er bestaan instrumenten waarmee d e temperatuur, de radioaktiviteit, de zuurgraad van het water, de lucht- en waterverontreiniging, het COgehalte van uitlaatgassen en het lawaainivo in dis12-14 -

elex

ko's kunnen worden gemeten. Onder andere, want d e opsomming is o p geen stukken na volledig. Bij het meten van zulke nietelektrische grootheden komen we uiteindelijk toch weer bij de elektronica terecht: meestal worden die grootheden namelijk omgezet in elektrische spanningen, die d a n met behulp van een nauwkeurige voltmeter in getalwaarden kunnen worden uitgedrukt. Zo'n voltmeter g a a n wij hier beschrijven. Hij vormt het hart van een modulair meetsysteem, dat naar believen uit te breiden is met modulen voor het meten van alles en nog wat. ledere module krijgt een eigen behuizing. Zo ontstaat een uiterst flexibel

meetinstrumentarium, bestaande uit een aantal bouwstenen, die snel kunnen worden samengevoegd tot het meetinstrument dat we voor een bep a a l d e toepassing nodig hebben. In een aantal afleveringen zullen we telkens een voorzetapparaat beschrijven voor het meten van bijvoorbeeld stromen, weerstanden en temperaturen (figuur 1).

LCD of LED? De meeste lezers zullen wel eens hebben geëxperimenteerd met zevensegments-LED-displays. Die zijn betrekkelijk gemakkelijk aan te sluiten op een b e p a a l d e schakeling, omdat elk segment zich gedraagt als een enkele LED

(en dat ook is). Zo'n LEDdisplay geeft zelf licht. Dat heeft b e p a a l d e voordelen. In het halfdonker is het nog steeds g o e d af te lezen. Het grootste nadeel is het hoge stroomverbruik, een enkele LED konsumeert over het algemeen zo'n 10 tot 20 mA. Voor een display moet je dus rekenen op minstens 80 mA. Voor vier cijfers zou de voeding d a n meer d a n 300 mA moeten kunnen leveren. Batterijvoeding is daardoor vrijwel uitgesloten. Daarom hebben we gekozen voor een LCDdisplay. Het stroomverbruik daarvan is te verwaarlozen, zodat batterijvoeding geen enkel probleem is. Het LCD-display weerkaatst het opvallende licht en is dus moeilijker af te lezen,

naarmate het donkerder wordt. Voor onze toepassing maakt dat niet zo veel uit, want experimenteren met elektronica doe je toch niet in het halfdonker. De sturing van een LCDdisplay is heel wat gekompliceerder dan die van een LED-display, omdat er met wisselstroom moet worden gewerkt. In de praktijk valt dat mee, omdat er IC's bestaan die deze taak geheel voor hun rekening nemen. We zullen ons d a n ook maar niet g a a n verdiepen in d e inwendige roerselen van dat IC of in de werkingswijze van het LCD-display: tenslotte moet dit een b l a d voor beginnende hobbyisten blijven. In de schakeling (figuur 2) zijn twee delen te onder-

indikatie-module

andere modulen voor het nieten van fysische grootheden meetbereik-omschakelaar (ingangsver zwakker)

keuzeschakelaar voor stroom-spanning-weerstand

200 mV display moduul

i Figuur 1. Zoveel afleveringen als Dallas of Dynasty hoeft u van deze serie niet te verwachten, maar we willen toch wel een aantal modulen beschrijven, waarmee een universeel meetsysteem op te bouwen is voor gelijk- en wisselspanningen, stromen, weerstanden en andere fysische grootheden zoals bijvoorbeeld temperatuur. Figuur 2. De schakeling wordt beheerst door het stuur-IC voor het display, dat ook nog een komplete digitale voltmeter bevat. Over wat er binnenin het IC allemaal gebeurt, zou een heel Elexnummer vol te schrijven zijn — daar beginnen we dus maar niet aan. Voor ons zijn de technische en de aansluitgegevens belangrijker. Die vindt u in de tekst.

1&B8

09

3E>i

LCD

•0

O

£-«-K1

Hl

©

(2)

(9)

82165-12

elex -

12-15

Figuur 3. Dit diagram laat de aangegeven spanning zien als funktie van de werkelijke spanning op de ingang. Bij een juiste afregeling staat die lijn onder een hoek van 45 graden. Door de in het IC ingebouwde "auto-zero" blijft de 0 in ieder geval op zijn plaats; met P1 kunnen we de hellingshoek afregelen.

3 aangegeven spanning P1 verkeerd afgeregeld /

/

100-

/

/

// /

/

/ /

, P1 goed afgeregeld

//

!

I

/ / »• / / :/ /•/ < / / _/" : / ,

.-^

/ s P1 verkeerd afgeregeld

jS

s'

i

.— P1 verkeerd afgeregeld

100

200 u (mV) ingangsspanning 86765-3

scheiden: De sturing (IC1) en het eigenlijke display. Op dat laatste staan 3 zeven-segment-cijfers plus nog een getal, dat öf de waarde 1 kan aannemen öf helemaal niet zichtbaar is. In het Engels heet dat "3V2 digit"; een Nederlandse a a n d u i d i n g ervoor bestaat niet. Het maximale bereik van d e cijfers is dus plus of min 1999. Tussen de cijfers kan een ' d e c i m a l e punt" worden gezet, maar daar komen we later nog op terug.

Technische gegevens De prestaties van onze schakeling liegen er niet om! Eerlijkheidshalve moeten we d a a r a a n toevoegen dat dat geen verdienste is van het Elexlaboratorium, maar van de ontwerpers van het IC. Zonder een voorgeschakelde spanningsdeler kan het instrument een gelijkspanning aanwijzen van maximaal 199,9 mV (daarom is in de meeste digitale multimeters het laagste gelijkspanningsbereik 200 mV). De ingangsstroom

is zéér laag: minder d a n 10 pA (pico-ampère). Een pA is een miljoenste deel van een miljoenste ampère (juA). De ingangsimpedantie is dus extreem hoog en in de praktijk kunnen we er veilig van uitgaan, dat d e te meten spanningsbron niet wordt belast. De stroombehoefte van d e komplete schakeling is eveneens zeer gering: minder d a n een mA! Een gewone 9-volt-batterij zal dus heel lang m e e g a a n en het is echt niet nodig een milieu-onvriendelijke alkaline-batterij te gebruiken. De meetfrekwentie is aangegeven met 3/s: 3 metingen per sekonde. Dat is nog een eigenaardigheid van digitale meters: ze meten niet kontinu. Dat komt omdat de te meten spanning "omgezet" wordt in een tijdinterval. Gedurende die tijd worden de perioden van een oscillator geteld. Het op die manier gevonden getal is evenredig met de ingangsspanning. In dit IC duurt het een derde sekonde, totdat de gege-

vens zijn verwerkt en er een nieuwe telcyclus wordt gestart. Op de massa-aansluiting van ons meetinstrument moeten we even wat uitvoeriger ingaan, omdat we daar anders naderhand problemen mee krijgen. In het schema zien we een aansluiting, die a a n g e d u i d is met het woord COM. Die komt overeen met de massaaansluiting van de meetingang en moet meestal verbonden zijn met de aansluiting LO. Tussen deze verbinding en de aansluiting Hl komt dan de te meten spanning. Het massapunt is dus niet identiek met de minpool van de voedingsspanning en mag daar ook nooit mee zijn verbonden! Een scheiding van de COM- en d e LO-verbinding kan soms nodig zijn, bijvoorbeeld als er temperaturen moeten worden gemeten. In het desbetreffende artikel komen we daar nog op terug. De REF-ingang biedt de mogelijkheid, de interne referentiespanning te veranderen. Voorlopig zul-

Figuur 4. Bij het afregelen van de digitale voltmeter hebben we een spanningsbron nodig, die we gemakkelijk zelf kunnen maken van een 1',5-volt-batterij. Met een serieweerstand en een potmeter kunnen we een spanning opwekken in het gebied tussen 0. . . 200 mV. In principe is iedere spanning binnen dat gebied goed, maar voor een zo nauwkeurig mogelijke afregeling is het beter een spanning boven in het gebied te kiezen. Figuur 5. Met de in dit artikel beschreven module kan al gemeten worden. De LO- en de COM-ingang worden met elkaar verbonden; daaraan komt het zwarte meetsnoer. Het rode snoer gaat naar de Hl-ingang. De min-aansluiting van de batterij is niet identiek met de massa-aansluiting van de meetingang! Denk er bij het meten om dat we nog maar één bereik hebben: spanningen van meer dan 200 mV kunnen we nog niet meten!

DVM-schakeling 0 V - 1 9 9 , 9 mV

TTTT

DP 1 2 3

12-16 -

elex

REF COM

len we van die mogelijkheid geen gebruik maken. Afhankelijk van het meetbereik kan het nodig zijn, de decimale punt tussen twee cijfers van de uitlezing zichtbaar te maken. Daarvoor dienen de ingangen DP 1. . .3. Voorlopig hoeven we die niet te bedraden; in dat geval is de uitlezing in millivolts. Als de batterij uitgeput raakt, verschijnt er een pijltje op het display om d e gebruiker er a a n te herinneren, dat het tijd wordt voor een nieuwe batterij. Dat wordt geregeld door T l De emitter daarvan is verbonden met een spanningsdeler tussen voedingsspanning en massa. De basis gaat naar de TEST-ingang van het IC. Door de keuze van de weerstanden in de spanningsdeler wordt bereikt, dat d e batterijindikatie geaktiveerd wordt als d e batterijspanning lager is d a n 7,2 volt.

De

afregeling

Dank zij een "auto-zero"schakeling in het IC is de afregeling van de meter erg eenvoudig. Door deze automatische nulafrege-

ling staat de meter altijd op nul als d e ingang kortgesloten is. Dat kan worden gekontroleerd door de ingangen Hl, LO en COM met elkaar te verbinden. Alleen de ±-aanduiding m a g d a n knipperen, alle cijfers moeten op 0 staan. Met P1 kan de schaalfaktor zeer nauwkeurig worden afgeregeld. Dat betekent, dat de module niet voor- of achterloopt, maar precies de juiste spanning aanwijst. Als P1 niet g o e d staat, wordt de aanwijzing onnauwkeuriger, naarmate de ingangsspanning toeneemt. Vanwege d e "auto-zero" blijft de 0-volta a n d u i d i n g uiteraard steeds g o e d . In figuur 3 is dat duidelijk te zien. Door P1 wordt de hellingshoek van de schuine lijn in d e grafiek b e p a a l d . Voor d e afregeling hebben we een instelbare spanning nodig en een nauwkeurige digitale voltmeter om de aanwijzingen te vergelijken. De laatste moeten we ergens zien te lenen, de eerste kunnen we gemakkelijk zelf maken (fig u u r ^ . De spanningsbron wordt ingesteld o p een willekeurige waarde, zo

hoog mogelijk op de "schaal" van de meter, dus ergens tussen 190 en 199,9 millivolt. Daarna moet P1 zó worden ingesteld, dat de twee parallel geschakelde meetinstrumenten exakt dezelfde waarde aanwijzen. Voor alle andere waarden moet de uitlezing d a n ook kloppen.

De inbouw Omdat deze schakeling er een is uit een serie meetmodulen, zullen we een aantal gelijke behuizingen moeten maken of kopen (Misschien krijgt u korting als u er alvast een paar tegelijk koopt!). De foto in de kop van het artikel brengt u misschien op een g o e d idee. Het merk en typenummer van een passende behuizing vindt u in de onderdelenlijst.

Onderdelenlijst R1 = 47 S R3,R3,R12 = 1 M S R4 = 220 k ö R5,R6,R7 = 470 kQ R8,R9 = 180 kS R10 = 680 Q R11 = 390 kQ C1 = ' 4 , 7 M F / 1 6 V C2,C7 = 220 nF C3 = 47 pF C4 = 330 nF C5 = 47 nF C6 = 10 nF T1 = BC547 D1 = zenerdiode 10 V / 1 W IC1 = 7126 (7106) IC2 = 4030 S1 = aan/uit-schakelaar LCD = 3Vz digit LCD-display K1 = 9-polige stekker (female, type D) 1 print, bestelnummer 86765 1 behuizing, bijv. HEDDIC Profi 222 Geschatte bouwkosten met print, maar zonder behuizing: ca f 60, -

Figuur 6. Hoemei een standaard Elex-print heel wat aan kan, wordt dit toch echt te gek. Vandaar dat we bij wijze van uitzondering voor deze module een speciale print hebben ontworpen, die in de vakhandel verkrijgbaar is. De print past precies in de behuizing die we in de onderdelenlijst hebben aangegeven.

'ccSzP-cllrïft cda3Tc^ZP

0 ^ " ° -* oo

elex - 12-17

oefenversterker gitaristen

919

ive-simulator voor ambitieuze musici Muzikanten die bij het instuderen van een nummer gebruik maken van een voorbeeld op een plaat of band, moeten de juiste verhouding vinden tussen het afspeelvolume en de sterkte van het eigen instrument. Als de verhouding niet klopt, zal soms de ene, en soms de andere geluidsbron overheersen, zodat men voortdurend de volumeregelaars van de instrument- en audioversterker moet bijstellen. Dat kost niet alleen tijd, maar het tast ook de muzikale koncentratie aan. Daarom heeft Elex een oefenversterker ontwikkeld, die beide signalen in elke gewenste verhouding kan mengen. Het uitgangssignaal wordt weergegeven via een hoofdtelefoon, zodat uw huisgenoten en uw buren gespaard blijven voor de zenuwslopende geluiden die in de keuken van het muziekbedrijf kunnen optreden. Walkman-booster met voorzet-mixer De stuurtrap voor de hoofdtelefoon is een schakeling die we in Elex al eerder met succes hebben toegepast; de geïntegreerde stereo-versterker U2432B diende immers als basis voor onze walkmanbooster (Elex nr. 36, augustus 1986, pp. 18-20; in dat artikel vindt u alles over dit IC). 12-18 -

elex

Het blokschema (figuur 1) toont hoe de oefenversterker is o p g e b o u w d . De signalen worden geregeld en g e m e n g d met behulp van de potentiometers P1, P2 en P3. De absolute geluidssterkte van de grammofoonplaat (c.q. de geluidsband) wordt ingesteld met P1, en die van de gitaar (c.q. het keyboard) met P2. Tot zover niets bijzonders. De funktie van P3 is inte-

ressanter, want via deze potentiometer wordt een gedeelte van het "voorbeeld-signaal" overgedragen op het kanaal van het instrument; zo wordt bereikt, dat het lied wat men wil begeleiden, niet van links of rechts, maar ergens uit het midden komt. Deze voorziening hebben we aangebracht, omdat het luisteren naar een hoofdtelefoon waarvan slechts een schelp i

geluid geeft, om de een of andere reden hinderlijk is (probeer het zelf maar). Zoals reeds gezegd, lost P3 dit probleem op. Met behulp van A1 worden de beide stereo-kanalen van het voorbeeld omgezet in een mono-signaal, zodat het tweede kanaal van IC1 beschikbaar blijft voor het instrument.

Het

schema

Zoals blijkt uit figuur 2, zijn

1

voorbeeld

0

stereo-mono

links

ve.slerker

©t

ND

nlvo

rechts

>

-

instrument

f

\

L

0$

-it-

l^i/2 IC 1

"iï

\

ei

m

HKÏE> l»3

C2

W

I I

R2

>

nivo

mr V~v+)— s>

Figuur 2. A1 en A2 zijn beide versterkers, maar ze werken volgens verschillende principes. Ter verhoging van de ingangsimpedantie is A2 geschakeld als niet-inverterende versterker. De schakeling rond A1 is een inverterende mengtrap.

•

__A versterker

Figuur 1. Omdat we drie signaalbronnen moeten weergeven via twee stereo-kanalen, wordt het stereo-signaal dat afkomstig is van de plaat (c.q. de geluidsband), omgezet in een mono-signaal. Daarna volgt een voorversterker, een potentiometer voor de instelling van de geluidssterkte, en een kanaal van de geïntegreerde eindtrap (IC1). Het geluid van het instrument dat u bespeelt, wordt gemengd met het voorbeeld-signaal, versterkt, ingesteld op het juiste volume IP2), en weergegeven via het tweede kanaal van IC1. Draaien aan PI heeft geen invloed op de balans van het muzieksignaal. Wijzigt u echter de instelling van P2 (instrumentvolume), dan lijkt het alsof de bron van het muzieksignaal van plaats verandert.

"

balans

M

x2*%/\"")

1/2 IC 1

t

*.

22|i 10V

•>—&47p

X I llOklog rslL VOL

AAR

4-

T^r

A2

> U - J-Mr

-éf-

_T1

10V

A1.A2: IC2: TLC 272

I

MHr-

W

elex -

12-19

Onderdelenlijst: R1...R3,R12,R13 = 47 kQ R4,R5 = 10 kQ R6 = 1 MQ R7 = 100 kQ R8 = 8,2 kQ

Figuur 3. Twee printen van het formaat 1 maken het mogelijk om een sandwich-konstruktie toe te passen: de printen worden boven elkaar gemonteerd, en bevestigd met behulp van afstandsbusjes en lange dunne boutjes.

~l J-O

R9 = 390 Q R10.R11 R14.R15 P1,P2 = P3 = 50 C1,C2 = C3,C8 = C4

= 1 kQ = 2,2 kQ 10 kQ-log. kQ-log. 220 nF 47 pF

ïiiK«

= 2,2 / J F / 1 0 V

caa

C5,C7,C10,C12,C15, C23 = 100 nF C6 = 470 pF C9 = 1 M F/10 V C11,C22,C26 = 1 0 0 / J F / 1 0 V C13 = 100 M F/16 V C14,C16,C17 = 2 2 y F / 1 0 V C18,C19 = 150 nF C20.C21 = 4 7 0 M F / 1 0 V C24.C25 = 1 nF IC1 = U2432B IC2 = TL72, TLC272 IC3 = 78L05 2 Elex-standaardprinten

O

CS5C R3 CS

U

H T fOÖ

12-20

elex

f—OEI

I C14, frekwentie-afhankelijk. De positieve ingang van A2 is via R6 verbonden met de halve voedingsspanning. Omdat het ingangssignaal wordt "opgetild" tot dit nivo, kunnen de negatieve halve perioden niet vastlopen tegen massa. En nu d e potentiometers! De uitgangssignalen van A1 en A2 g a a n (via P1 en P2) rechtstreeks naar de eindtrap. Vanaf de loper van P1 voert echter een aftakking naar P3, zodat het signaal van A1 gedeeltelijk wordt overgedragen o p A2. U ziet: ook een niet-inverterende o p a m p versterker kan als mengtrap geschakeld worden. De aftakking via P3 heeft tot doel, dat het voorbeeld-signaal op beide kanalen afneemt als het volume van A1 wordt verminderd. De sterkteverhouding tussen de geluidsbronnen, en de ruimtelijke plaatsing van het geluid die men in het hoofd waarneemt, blijven dus hetzelfde, ook als men d e absolute geluidssterkte vermindert. De balans van het geluid d a t afkomstig is van de plaat of d e geluidsband, wordt in princi-

i

7

^ Eli

ü

s

i ï- I

pe ingesteld met behulp van P3, en mede beïnvloed door P I

De LF-trap Als men zich beperkt tot het gebruik van de hoofdtelefoon, levert de U2432B uitstekende prestaties. Hoe dit IC geschakeld wordt, is duidelijk aangegeven in figuur 2, zodat een verdere toelichting eigenlijk overbodig is. Wie deze schakeling vergelijkt met de reeds gepubliceerde toepassing van dit IC in de walkman-booster, zal bemerken dat hier nog de weerstanden R14 en R15 zijn toegevoegd. Deze verhinderen dat bij het insteken van de hoofdtelefoon een schakelklik optreedt. De impedantie van de aangesloten belasting m a g niet lager zijn d a n 4Q. De vereiste voedingsspdnning bedraagt 5 V; deze wordt betrokken van een geïntegreerde spanningsregelaar (IC3). De LFtrap levert een vermogen van ongeveer 200 mW. Het stroomverbruik van de totale schakeling is gering, zodat men kan volstaan met een batterij van 9 V. Bij regelmatig en

°

ij

•ci£Trf° ir

j—o r-leisü-oooo o J

CL

©^j , « ! X ó />iT

iHSl^opö

ÓOa

>oö-°

formaat 1 Kosten (zonder batterij en montage-materiaal) ca. f 30,00

van de signaalbron niet hoog genoeg is. In principe zouden we hetzelfde resultaat kunnen bereiken door d e waarde van R1 of R2 te verminderen, maar dat is niet a a n te bevelen: de ingangsweerstand wordt d a n te l a a g (de negatieve ingang van A1 moeten we immers opvatten als een massapunt). Omdat de voeding niet symmetrisch is, wordt de positieve ingang van A1 met behulp van R4 en R5 ingesteld op d e halve voedingsspanning (kunstmatige massa). C11 buffert en stabiliseert deze spanning. A2 is geschakeld als nietinverterende versterker, een principe dat we in Elex eveneens regelmatig toepassen. Het signaal wordt toegevoerd a a n de ingang met het plus-teken. De tegenkoppeling (en dus ook de versterkingsfaktor) wordt b e p a a l d door een weerstand tussen d e inverterende ingang en de uitgang. De inverterende ingang is via een weerstand en een kondensator verbonden met massa. De versterking voor wisselspanningen volgt uit R8:R9. Deze is, vanwege

OOC

jfll

l_

caii

langdurig gebruik verdient een netvoeding echter de voorkeur. IC3 m a g in geen geval worden weggelaten, want IC1 verdraagt niet meer d a n 6 V.

Inbouw In de meeste gevallen zal men d e oefenversterker willen inbouwen in een kastje. Kies d a n een kastje dat niet te klein of te licht is, of minstens voorzien is van antislip-voetjes. Gitaren zijn immers uitgerust met tamelijk zware spiraalkabels, die door hun eigen gewicht een klein a p p a r a a t gemakkelijk van de tafel kunnen trekken. Voor het overige kunt u de vormgeving, zoals gewoonlijk, geheel aanpassen a a n uw eigen smaak. Wij hopen dat de oefenversterker u weer een stukje verder zal helpen met uw favoriete instrument.

kortegolf ontvanger (deel 2)

Samenbouw Net als bij alle HF-schakelingen, moet de kortegolfkonverter zorgvuldig in elkaar gezet worden. De beide printen worden met de schakelaar tot één eenheid gemonteerd; o p de foto is te zien hoe dat moet. Hoe steviger dit geheel in elkaar zit, des te beter is ook de frekwentiestabiliteit (bescherming tegen mechanische invloeden). In deze opstelling kunnen de verbindingsdraden naar de schakelaar kort blijven, terwijl de scheiding tussen preselektor, oscillatorkringen en mixer g o e d is. Voor de verbindingen gebruiken we geïsoleerd draad, zo kort en strak mogelijk gesoldeerd, zodat ze»niet kunnen bewegen.

De komplete eenheid moet, omwille van de afscherming, in een metalen behuizing worden ingebouwd. Het is het beste om radio, netvoeding en konverter samen in één kast te bouwen. Dan is een koaxkabel tussen konverter en radio ook niet beslist nodig; anders wel! Voor de massaverbinding tussen preselektor, hoofdprint, voeding, radio, kast en aardklem moeten we een niet te dunne d r a a d gebruiken. We geven hier geen schema voor de voeding: die hebben we in het verleden al zo vaak gepubliceerd. Goed bruikbaar is de standaard-netvoeding. De maximaal te leveren stroom hangt voornamelijk van de autoradio af. Voor

de konverter moeten we er d a n nog ongeveer 80 mA bijtellen. Samen zou dat wel eens een kleine 1 A kunnen worden, maar dat is nog geen probleem voor een 7812spanningsregelaar. Voor de antenne- en aardeaansluiting hebben we twee 4-mm-apparaatklemmen nodig. Als aarding kunnen we de (koperen) waterleiding of een (blankgeschuurde) CV-buis gebruiken. Rioleringsbuizen of de randaarde van een stopkontakt zijn b e p a a l d "minder aanbevelenswaardig". Overigens kunnen we met de radio gewoon de midden- en lange golf blijven ontvangen, omdat in de vierde schakelaarstand in- en uitg a n g rechtstreeks zijn

doorverbonden en één gate van de mixer a a n massa wordt g e l e g d (zodat die niet werkt en dus ook niet voor storingen kan zorgen).

Afregeling Wie kan beschikken over een frekwentieteller, zal met de afregeling van de oscillatoren (C7. . .C9) geen problemen hebben. Het enige wat moet worden g e d a a n is, de MGfrekwentie die met de autoradio wordt ingesteld, af te trekken van de gewenste (nieuwe) KG-frekwentie. Het resultaat is de waarde die met de teller wordt afgelezen. We meten dit a a n de oscillatoruitgang (pen dO) of evenelex -

12-21

tueel aan de drain-aansluiting van T1. We geven voor alle zekerheid een rekenvoorbeeld: als de hoogste frekwentie van d e 49-m-band (dat is 6200 kHz) moet overeenkomen met de hoogste frekwentie van de middengolf (dat is 1600 kHz), d a n moet d e oscillatorfrekwentie (6200-1600=) 4600 kHz bedragen. Het laagste deel van de 49-m-band (5950 kHz) zit d a n bij 1350 kHz op de afstemschaal van de middengolf. (De andere oscillatorfrekwenties zijn, als telkens d e hoogste frekwentie bij 1600 kHz moet liggen: 2400 kHz, 8175 kHz en 10375 kHz voor resp. de 75-, 31- en 25-m-band). Wie het zonder frekwentieteller moet stellen, dient g o e d herkenbare zenders op te zoeken waarvan de frekwentie bekend is. Dat kan met behulp van een handboek of met wat geduld: de omroepers noemen altijd wel een keer de frekwentie waarop wordt uitgezonden. Heel goed bruikbaar zijn de BBC-zenders, bijvoorbeeld 3955 kHz (75 m), 9750 kHz en 9760 kHz (31 m) en 12095 kHz (net beneden d e 25 m). Na de oscillator wordt de preselektor-kondensator (C4. . .C5) op optimale ontvangst afgeregeld; zoals in de vorige aflevering gezegd moeten we daarbij vooral letten op minimale achtergrondruis. Als laatste wordt d e antennekondensator (C1. . .C3) eveneens op optimale ontvangst ingesteld. Het kan gebeuren dat aansluitend d e desbetreffende preselektor-kondensator nog een keer moet worden bijgeregeld en dan nogmaals de antennekondensator, aangezien die twee elkaar wederzijds beïnvloeden (en ook enigszins van de gebruikte antenne afhangen). De instelling van C10 is in vergelijking minder kritisch.

Andere

banden

Waarom we deze drie banden hebben uitgeko12-22 -

elex

©

\«it

C4

Tabel. Alle kortegolf banden op een rijtje gezet. Met een beetje handigheid en geduld kunnen we de konverter voor enkele van deze banden geschikt maken. Bij hoge frekwenties wordt het geheel echter wel erg kritisch. Figuur 1. Voor de volledigheid nog een keer de onderdelenplattegrond. De twee printen (preselektor en de rest van de elektronica) zijn hier als één print getekend. De printen moeten echter apart gebouwd worden (eventueel een print formaat 2 doorzagen), zodat de bandkeuzeschakelaar ertussen kan worden gemonteerd (zie ook de kopfoto).

Tabel

band golflengte) in m

frekwentie in kHz 2300-2498 3200-3400 •3950-4000 4750-4995 5005-5060 *5950-6200 7100-7300 •9500-9775 *11700-11975 15100-15450 17700-17900 21450-21750 25600-26100

•

120 90 75 60 60 49 41 31 25 19 16 13 11

gebied

tropenband tropenband wereld (m.u.v. USA) tropenband tropenband wereld wereld (m.u.v. USA) wereld wereld wereld wereld wereld wereld

door ons gekozen banden

zen, en niet andere, bijvoorbeeld een tropenb a n d of een b a n d met hogere frekwenties? In de eerste plaats om de schakeling overzichtelijk te houden, zonder ingewikkelde schakeltoestanden. Zo kwamen we eigenlijk vanzelf op de bewuste drie banden uit, omdat o p dit moment de ontvangstkondities voor d e hogere frekwenties toch al slecht zijn en de tropen-

banden vanwege de grote afstanden veel moeilijker te ontvangen zijn. In principe kunnen die banden echter best nog worden toegevoegd. Alleen wordt het bij zeer hoge frekwenties allemaal wel een beetje kritisch. Wie met de ontvanger verder wil experimenteren, kan andere frekwenties uit de tabel halen. Voor de oscillatorkringen geldt de formule:

1 2 • ir • VL • C De vraag is alleen of de berekende waarden voor kondensatoren en spoelen ook ergens kant-en-klaar te koop zijn. In het "ergste" geval moeten we de spoeltjes zelf wikkelen. Vergeet niet om bij de oscillatorkring rekening te houden met C11! En tenslotte (als alles in elkaar zit en g o e d werkt): g o o d DX! f

de ingangskring

de mengtrap

Deze bestaat uit een parallelkring en een antenne-koppelkondensator. De parallelkring vertoont voor één b e p a a l d e frekwentie een zeer hoge "weerstand". Die frekwentie noemen we de resonantiefrekwentie. De kring wordt met behulp van de kringkondensator (C4) op de gewenste resonantiefrekwentie afgestemd. Voor andere frekwenties dan de resonantiefrekwentie is de "weerstand" (impedantie genoemd) lager dan bij resonantie. Als gevolg van de altijd aanwezige (kring)verliezen vertoont de impedantie-karakteristiek (de zogenaamde resonantiekromme) een b e p a a l d e breedte, de bandbreedte. De bandbreedte van de kring wordt nog wat groter, omdat de kring wordt belast met de weerstand van 1 MQ aan de gate van T1. Er wordt een hele frekwentieband uitgefilterd, in dit geval de gewenste KG-band. Met de koppelkondensator (C1) wordt er voor gezorgd dat de invloed van de antenne op de kring zo klein mogelijk is.

T1 vormt een zogenaamde aktieve schakelende mengtrap. Aktief wil zeggen dat hij een voedingsspanning nodig heeft en voor versterking zorgt (tenminste van het hoogfrekwente ingangssignaal op gate 1). Spoel L7 werkt d a n als "drainweerstand", met een hoge weerstandswaarde voor HF en een lage voor gelijkspanningen. Op de andere gate staat de hoge (ca. 22 Vtt) oscillatorspanning. Deze schakelt de transistor uitsluitend aan en uit. Bij dat proces ontstaan onder andere de som en het verschil van beide frekwenties. (Zie over dit onderwerp ook Elex december 1985.)

van oscillator

naar uitgangslilter

van ingangskring

het

de oscillator

uitgangs-laagdoorlaatfilter

Dit filter zorgt ervoor dat de somfrekwentie van ingangs- en oscillatorsignaal niet tot de uitgang kan doordringen en verwijdert ook andere stoorsignalen die toch nog door het ingangsfilter en de mixer heen komen. In principe bestaat dit filter uit twee achter elkaar geschakelde n-laagdoorlaatfilters. We kunnen zien dat het om laagdoorlaatfilters gaat a a n de manier waarop de onderdelen zijn verbonden: de kondensatoren leiden de hogere frekwenties af naar massa en de HFsmoorspoelen in de signaalweg vormen een belemmering voor de hogere frekwenties. Als gevolg daarvan zijn de ongewenste signalen achter het filter sterk verzwakt.

Het schema stelt een gewijzigde Franklin-oscillator voor. Twee transistoren zijn in een ringschakeling opgenomen. Transistor T2 werkt als versterker. Omdat het een PNP-transistor is, staat het schema "op z'n kop". Het versterkte uitgangssignaal op de koliektor, wordt toegevoerd a a n de gate van FET T3. Deze FET versterkt weliswaar niet, maar draait de fase 180°, voor het signaal naar de basis van T2 teruggaat. Omdat T2 de fase eveneens 180° draait, is de totale fasedraaiing 360° (= 0°): precies g o e d dus voor een oscillator.

P-®

ff 120|jH

f

120(|H

60p naar MG-

TïSo

0-

=

» achtefzei-ontvanger

BF256B

^ 0

-ff

X^L + ^X

naar mengtrap

*M§) L4.L5. L6

C7.C8.C9 OOp

86808X

elex - 12-23

nieuwe klankdimensies in de wereld van de elektronische muziek

FM-synthese Toen YAMAHA enkele jaren geleden de DX7 op de markt bracht, kreeg de muziekwereld de beschikking over een revolutionair instrument: deze polyfone FMsynthesizer produceerde een overvloed van nog nooit gehoorde klanken. De klankvorming van de DX7 berust niet, zoals gewoonlijk, op het omvormen van een basisgolfvorm, maar op de FM-synthese. Bij dit nieuwe systeem worden statische en dynamische klankprocessen opgewekt met behulp van sinusoscillatoren, die elkaar beïnvloeden door middel van frekwentie-modulatie. Deze techniek schept mogelijkheden, die met d e konventionele synthesizers niet of nauwelijks gerealiseerd kunnen worden: zelfs zeer komplexe natuurlijke klanken, zoals het geluid van klokken, kan men nu uitstekend nabootsen. Overigens kent ook de FMsynthese haar beperkingen: het doelgericht samenstellen van specifieke klanken is niet b e p a a l d eenvoudig, omdat zelfs d e kleinste wijzigingen in een van de parameters ingrijpende en onvoorspelbare gevolgen kunnen hebben.

De konventionele klanksynthese Klanksynthese is het op12-24 -

elex

wekken en omvormen van klanken met elektronische middelen. Voor het opwekken van elektronische klanken bestaan allerlei technieken, die sterk van elkaar verschillen. Als men een b e p a a l d e klank wil opwekken, bijvoorbeeld die van een aangeslagen pianosnaar, moet men (onder andere) rekening houden met het veranderlijke karakter van de klank. Gedurende de tijd dat de snaar klinkt, veranderen de sterkte en d e kleur van de klank voortdurend. Een pianotoon zet zeer plotseling in, en is op het moment van de aanslag zeer rijk a a n boventonen. Tijdens het uitklinken nemen, in frakties van sekonden, d e geluidssterkte en het aandeel van de boventonen af. In de konventionele synthesizertechniek worden deze dynamische veranderingen van de klank nagebootst met behulp van "span-

ningssturing": men maakt gebruik van versterkers en laagdoorlaatfilters, waarvan de versterking (resp. de kantelfrekwentie) gestuurd wordt door een instelbare spanningskurve (ADSR-kurve). De vorm van deze regelspanning geeft aan de sterkte en aan de kleur van het geluid een b e p a a l d verloop: de "omhullende" karakteristiek. Dit principe, ontwikkeld door de Amerikaan Robert Moog, werd spoedig een begrip: de naar de uitvinder genoemde Moog-synthesizer kende reeds korte tijd na de kommerciële introduktie vele enthousiaste gebruikers. Toch is de klankvorming die volgens dit systeem tot stand komt, niet in alle opzichten bevredigend: in zekere zin lijken alle opgewekte klanken o p elkaar. Ook de introduktie van de polyfone " M o o g " kon aan dit feit weinig veranderen; het probleem hangt samen

met het "Moog-principe" (figuur 1). Een andere vorm van klanksynthese is, de (sinusvormige) boventonen van een klankspektrum rechtstreeks o p te wekken, met behulp van een groot aantal sinusoscillatoren. Bij deze methode komen de dynamische veranderingen van de klank tot stand, door aan elk van d e sinussen een eigen omhullende karakteristiek te geven. In de praktijk wordt dit systeem echter niet of nauwelijks toegepast, omdat het zeer veel elektronika vereist, en dus bijzonder kostbaar is (figuur 2). Sommige elektronische orgels (uit de "klassieke" periode van dit instrument) kunnen echter een beperkte indruk geven van de mogelijkheden die deze vorm van klanksynthese biedt. Het gaat hier om orgels volgens het additieve systeem: met behulp van

de registerschuiven kunnen allerlei boventonen traploos en naar keuze worden toegevoegd. Bij de tot nu toe genoemde systemen is het tamelijk eenvoudig, een klank die men "in het hoofd" heeft, samen te stellen door doelgerichte manipulaties met de regelaars. Is de klank niet briljant genoeg? Dan voeren we de amplitude van d e boventonen nog iets op! Bij de klanksynthese door middel van FM-modulatie is echter geen sprake van een dergelijk, voorspelbaar gedrag. De aard van dit systeem maakt het bijna onmogelijk, van te voren a a n te voelen wat het gevolg zal zijn, als we de modulatie-frekwentie of d e -amplitude veranderen. De klank die ontstaat, kunnen we op het gehoor niet herleiden tot de optelsom van een aantal basis-eigenschappen.

1

III111

Figuur 1. Blokschema van een modulaire, polyfone synthesizer volgens het Moogprincipe.

IIII 1

MICROPROCESSOR

Figuur 2. Additieve klanksynthese: als we beschikken over een oneindig aantal sinusoscillatoren, waarvan de amplitude en de frekwentie naar wens instelbaar zijn, kunnen we klanken van elke spektrale samenstelling opwekken.

L

KANAAL 1 ^ - - " K A N A A L 2

KANAAL 8

vco

VCO

ADSRkurve

VCF

«— ADSR-

VCF

4—

VCA