ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1987-41 issue january [PDF]

Zitiervorschau

nr. 41 januari 1987 / 4,75 Bfrs. 98

audio-sweepgenerator nuttige uitbreiding van het hobbylab

walkman-box

f "

aktieve mikro-luidspreker

watt-bewaker voor hifi-boxen

meetmodule de ingangsverzwakker

y

mX

lw

5 e jaargang nr. 1 januari 1987 ISSN 0167-7349 Uitgave van: Elektuur B V , Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (LI 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. E Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1987 Printed in the Netherlands Druk: NDB, Zoeterwoude

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), P.H.M. Baggen, E. da Ruiter, I. Gombos (ass.) Ontwerpafd./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. van Linden Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom

lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers 1-02 elex

Elex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n :

Vormgeving/graf. prod : G.B.S., Beek (L)

"K

:;;•;:?•;

Techn. illustraties: L.M. Martin Fotografie: J.M.A. Peters

« » . . . - ' •

««SOM**»*

ï'*"6

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

Advertentie-orderbehandeling: W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

formaat 2 :

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

:

i?i-llf- .PP ?;i^

T.H.H. Dewitte

Losse nummerprijs: Nederland f 4,75; België Bfrs. 98

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

::::::: :::..•• •:::

Abonnementen: 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 informa tiebron voor de elektronicus en een ieder die op middelbaar of hoger nivo werkzaam of studerende is in het brede vlak van de elektronica.

formaat 1 :

*ilïi','. •&ft .>»!*'.S» r

Tpmtmm^mMmmm;!'

Advertentie-verkoop: F. Kovacs ïnotu/v; K*

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.

-

ra ir: "•: mmjuMm'miimMmi^; j

formaat 4 :

•;;::-!:.:'•'•Xïf'--

il 1 7;

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

•*;.:,>,- Hieruit volgt: Ueff

=

Of Ueff

j/4 • P = v'8 ' P

(2 = 4 2 1 (2 = 8 Q )

Omrekening naar top-topwaarden: U« = 2|/2 • y'4 • P (voor Z = 4 55)

u„ =

2i/2 • V'8 • P (voor Z = 8 0)

P [W]

U« (4 9) [V]

U„ (8 Q| [VJ

1 2 4 10 20 40

4 5,7 8 12,6 17,9 25,3

5,7 8 11,3 17,9 25,3 35,8

sief", hoewel de schakeling is opgebouwd met aktieve komponenten (transistoren en dioden — zie figuur 1). De wisselspanning die over de aansluitklemmen van de luidspreker staat, wordt toegevoegd aan twee afzonderlijke gelijkrichtschakelingen: de ene levert de voedingsspanning van de transistoren op (dat is de kollektorspanning) en de andere levert de gelijk-

Tabel 1. Als de spanning over de luidsprekers en de luidsprekerimpedantie bekend zijn, kunt u met behulp van deze twee formules berekenen, welk vermogen uw versterker op een bepaald moment produceert. De oscilloskoopgebruikers zullen ook de top-top-waarde van de spanning willen weten, want die is op het scherm het meest nauwkeurig af te lezen. In dat geval vermenigvuldigt men de effektieve waarde met de faktor 2} 2. Het onderste gedeelte van deze tabel geeft het verband tussen een aantal luidsprekerspanningen (top-top) en het geleverde vermogen taan 4 Q en 8 Q).

Tabel 2. Met behulp van deze tabel vindt u de juiste waarden van de vier meetweerstanden (R2, R3, R4 en R7). In de kolom onder "rood" (=rode LED) zoekt u de maximale belastbaarheid van uw box, en rechts daarvan ziet u de juiste weerstandswaarden (boven = 4 Q, onder = 8 Q).

spanning voor de wattmeting. Voor de werking van de schakeling maakt het niet uit, hoe hoog de voedingsspanning van de transistoren is. De waarde van deze spanning beïnvloedt weliswaar de helderheid van de indikatie, maar niet de gevoeligheid. De gevoeligheid wordt uitsluitend b e p a a l d door de spanning die aan de bases van de transistoren wordt toege-

voerd. Als de basis-emitterspanning groter wordt dan 0,6 V g a a n de transistoren geleiden, ongeacht de waarde van de kollektorspanning. Natuurlijk is de werking van de schakeling hiermee nog niet geheel verklaard, want we weten nu nog niet hoe het komt, dat bij een b e p a a l d aantal watts de drempelspanning van 0,6 V wordt overschreden. Hoeveel watt de versterker

produceert, kunnen we met behulp van eenvoudige formules berekenen uit de spanning over de luidspreker. Deze formules hoeft u nog niet direkt te bestuderen; u vindt ze in een overzichtelijke tabel aan het einde van dit artikel. De verhouding tussen R4 en R5 (resp R6 en R7) bepaalt bij welke spanning (en dus bij hoeveel watt) de indikator aanspreekt. Waar de grens

Tabel 2 Onderdelenlijst: R1 = 220 Q R2,R3,R4,R7 zie tabel 2 R5.R6 = 1 kS C1 = 1 ^F/63 V C2

=

100 / J F / 6 3 V

T1.T2 = BC547B D1.D2 D3 = D4 = D5 =

= 1N4002 LED (rood) LED (geel) 1N4148

1 Elex-standaardprint formaat 1 Kosten van de onderdelen ca. f 1 0 , -

R2*

R3

R4

R7

39 9

180 9

5,6 k

3,9 k

89

56 0

330 9

10 k

5,6 k

4Q

559

330 9

10 k

5,6 k

rood 4S

2 W

4 W

geel 1 W

2 W

82

82 Q

560 9

15 k

10 k

4S

82 Q

680 9

15 k

10 k

8Q

120 9

1 k

22 k

15 k

4Q

120 9

1k

22 k

15 k

10 W

20 W

5 W

10 W

89

180 9

1,5 k

33 k

22 k

49

180 9

1,5 fc

33 k

22 k

2,2 k

47 k

33 k

40 W

89

20 W

220 9

R2 = 1 W

elex 1-45

moet liggen, hangt uiteraard af van uw luidsprekerboxen. Met behulp van de tweede tabel, die ook a a n het einde van dit artikel is afgedrukt, kunt u zelf de aanspreekdrempel bepalen. Natuurlijk zou een enkele LED met een transistor al genoeg zijn. De tweede LED is een soort luxevoorziening die een vervroegde waarschuwing geeft. Hij licht al op bij een vermogen dat lager is dan de kritische waarde en dooft uit als de eigenlijke waarschuwings-LED (D3) in werking treedt. We hebben dit gerealiseerd door R7 kleiner te maken

dan R4. Op de basis van T2 wordt de drempel van 0,6 V iets eerder bereikt dan op de basis van T l Waarom dooft D4 (gele LED) als D3 oplicht? Het verschil zit in de aanwezigheid van de diode D5. Als de beide transistoren geleiden, staat D3 praktisch parallel a a n de kombinatie D4/D5. Als D3 oplicht, bedraagt de spanning over deze LED ongeveer 1,5 V. Deze spanning staat dus ook over de serieschakeling van D4 en D5 en is niet hoog genoeg om door die beide dioden een stroom te laten lopen. D4 licht dus niet op; dat gebeurt pas

als de spanning over beide dioden groter wordt dan 3 V. De potentialen over D4 en D5 worden dus opgeteld — zo simpel is dat!

Inbouw Als u toevallig zelf boxen g a a t bouwen, hoeft u over de inbouw niet lang na te denken: deze kleine schakeling kan probleemloos in een box worden gebouwd. Maar als u kant en klare boxen in gebruik heeft, kunt u deze het beste met rust laten — meestal zijn ze niet, of slechts met grote moeite open te krijgen. In dat ge-

val kunt u de schakeling onderbrengen in een afzonderlijk kastje, want aan de werking van de schakeling doet dat niets af. Als u een kastje van geeloxeerd aluminium kiest, kan de watt-bewaker op een box of naast de versterker staan zonder uit de toon te vallen.

kursus wisselstroom (7) Vermogen Op het eerste gezicht lijkt het vreemd, dat een wisselspanning ook vermogen kan leveren. Immers, net als de spanning en de stroom zou het vermogen dan steeds van richting moeten veranderen: eerst naar de verbruiker toe en vervolgens weer terug naar het lichtnet. Bij nader inzien kan dat natuurlijk helemaal niet: een lamp kan het eenmaal uitgestraalde licht niet terughalen en weer in stroom veranderen. Laten we eens g a a n kijken wat de stroom en de spanning in figuur 3-19 doen.

3-19

De weerstand van 100 Q zet het geleverde vermogen om in warmte. Dat vermogen kunnen we berekenen met de formule: P = U x I Als de spanning 3 volt is, loopt er een stroom van 30 mA, Het vermogen bedraagt dan 90 milliwatt. Bij een spanning van —1 volt gaat er een stroom in tegengestelde richting lopen, —10 mA dus. Als we nu het vermogen g a a n uitrekenen, vallen bij het vermenigvuldigen de twee mintekens tegen elkaar weg: p = - 1 v x - 1 0 mA = 10 mW

u-

Onafhankelijk van d e stroom- en spanningsrichting wordt er dus steeds vermogen geleverd. Dat vermogen is overigens niet konstant; in figuur 3-20 is dat duidelijk te zien.

**

o-

t

'

3-20

rv^ ,k

u 1

JOmA-

p

•

90 m W -

i toon

-1 V-

O—

i

lOmW-. 40 ni A „

0

t 86744X-19

t

' 86744X-18

1-46 elex

Het vermogen van een sinusvormige spanning (bijvoorbeeld de netspanning) neemt zelfs regelmatig af tot nul (figuur 3-21).

— De spanning over de kondensator wordt b e p a a l d door d e hoeveelheid elektrische lading. — De kapaciteit drukt uit, hoeveel lading een kondensator kan opslaan. Als de spanning over twee kondensatoren gelijk is, bevat die met de grootste kapaciteit de meeste lading. — Kondensatoren bestaan in principe uit twee, ten opzichte van elkaar geïsoleerde, metalen oppervlakken (2 aansluitingen) Kondensatoren kunnen ook wisselspanningen uitfilteren. Ze zijn namelijk niet doorlaatbaar voor gelijkstroom, omdat er geen geleidende verbinding bestaat tussen de twee aansluitingen. Maar een wisselstroom komt er wel doorheen.

4-1 II De maximale waarden van de spanning over en de stroom door een gloeilamp van 100 watt zijn j/2 maal zo hoog als de aangegeven effektieve waarden. Het maximale vermogen is dus tweemaal zo hoog als de effektieve waarde van 100 watt. Als we het onderste tekeningetje in figuur 3-21 nauwkeurig bekijken, zien we dat de toppen boven de 100-watt-lijn de dalen eronder precies op kunnen vullen. Gemiddeld bedraagt het vermogen dus 100 watt; die waarde staat dan ook op de lamp gestempeld. Vermogensberekeningen in de wisselstroomtechniek worden pas ingewikkeld, als de stroom- en d e spanningsperioden ten opzichte van elkaar verschoven zijn. Bij gloeilampen en verwarmingselementen is dat niet het geval; daar geldt de formule:

II — •

'S,

9_

Ó 86744X-1

ledere verandering van spanning of polariteit veroorzaakt een laad- of ontlaadstroom. Omdat die stroom maar gedurende een b e p a a l d e tijd loopt, kan alleen een veranderende spanning (dus bijvoorbeeld een wisselspanning), een stroom veroorzaken 'door" de kondensator. Daarom verschijnt in figuur 4-1 achter de kondensator alleen de wisselspanning.

Peff = Ueff X lefl

Samenvatting: — Golfvorm, spanningswaarde en periodeduur/frekwentie zijn de karakteristieke kenmerken van een wisselspanning. — De topspanning (amplitude) is de hoogste spanningswaarde van een periode. — De effektieve waarde van een wisselspanning is gelijk aan de waarde die een gelijkspanning zou moeten hebben om aan een verbruiker hetzelfde vermogen te leveren als de bedoelde wisselspanning. — De periodeduur is d e tijd waarin een periodiek signaal een komplete periode doorloopt. — De frekwentie is de reciproke waarde van de periodeduur, dus het aantal perioden per sekonde. — De gebruiksmogelijkheden van wisselspanningen zijn sterk afhankelijk van de frekwentie. — Luidsprekers of hoofdtelefoons zetten wisselspanningen binnen een b e p a a l d frekwentiegebied om in hoorbare tonen.

Hoofdstuk 4 Kondensator en wisselstroom De kondensator speelt in de wisselstroomtechniek een bijzondere rol. Daarom wijden we er in deze kursus een apart hoofdstuk aan. Hoe een kondensator zich gedraagt bij gelijkstroom, hebben we in Elex al herhaalde malen besproken. Daarom vatten we dat hier heel kort even samen: — Kondensatoren slaan elektrische ladingen op. De hoeveelheid lading is afhankelijk van de laadstroomsterkte en van de laadtijd. — Laad- en ontlaadstroom vloeien maar een b e p a a l d e tijd, totdat de kondensator geladen of ontladen is.

In figuur 4-2 wordt dat nog eens duidelijk voorgesteld a a n de hand van een watermodel. Het bakje bovena a n stelt de kondensator voor, de pomp is de stroombron. Middenin de "kondensator" is een rubber membraan aangebracht, zodat er geen kontinue kringloop van het water mogelijk is. Maar als de pomp afwisselend naar links en naar rechts draait, kan door de elasticiteit van het membraan het water wel heen en weer stromen. Dit model vertoont nog een ander punt van overeenkomst met een echter kondensator: als de waterdruk te hoog wordt, gaat het membraan kapot. Een kondensator slaat ook door als de spanning erover te hoog wordt. wordt

vervolgd

elex 1-47

f ^ ^ J

MA

,ü

ËfmÊk

f

'A

1

KOMPONENTEN Komponenten

koptelefoon

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

zenerdiode

aarde

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

-0"

gloeilampje

-©"

neonlamp je

thyristor

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

L^_ Jl mm"

:„

n

il mr

I

/ kteur

is,e cijfer

c jfer

vermentgvul- tolerantie digingsfaktor in %

zwart

-

0

1

-

bruvrv

1

1

10

± 1%

rood

2

2

100

± 2%

oranje

3

3

1000

geef

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

-

-

zitve* geen

x0,1

± 5%

x0,01

± 10%

-

± 20%

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

zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 MF, dus tussen 1-0K

'M lampje

Ê.

--®

-~i> ©

Een kleine stroom die van basis naar emitter loopt, veroorzaakt een (veel) grotere stroom tussen koliektor en emitter. Daarom zeggen we dat de transistor de basisstroom "versterkt" (stroomversterking). Transistors zijn vandaag de dag de belangrijkste basiselementen in versterkerschakelingen. In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen.

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

%

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

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

é Transistors zijn net als dioden en LED's halfgeleiders. Ze hebben drie aansluitingen: basis, emitter en koliektor. Er zijn NPN- en PNP-transistors. Bij NPN-transistors ligt de emitter altijd aan een negatievere spanning dan de koliektor, bij PNPtypen is dat precies andersom. 1-50 elex

pen 1

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

elektuur

COMPUTING 5 enkele items: interfacetechnieken en ergonomie Forth UCSD Pascal SRAM-kaart voor EC68K Centronics adapter laser printers 64 K DRAM geheugen uitbreidingskaart High Speed CMOS processor V30 EC-65 K/65816 software

deze computing is nu verkrijg de prijs is ƒ 18,75/ Bfrs. 370 (verzendkosten ƒ 2,50/Bfrs 50) gebruik de bestelkaart elders in het blad! advertentie

elex 1-51