Veiligheidsaanwijzingen - produktinfo.conrad.com · van een foto kunt weergeven. Digitale...

1

Veiligheidsaanwijzingen

Veiligheidsaanwijzingen voor kinderen:

Á De meegeleverde draden mogen niet in een wandcontactdoosgestoken worden!

Á De experimenteerdoos mag niet aangesloten worden opandere energiebronnen.

Á Niet-oplaadbare batterijen mogen niet geladen worden.Á Ongelijke batterijtypes of nieuwe en gebruikte batterijen

mogen niet samen gebruikt worden.Á Alleen de aanbevolen batterijen of die van een gelijkwaardig

type mogen gebruikt worden.Á De batterijen moeten er met de juiste poling ingelegd worden.Á Lege batterijen moeten uit de experimenteerdoos gehaald

worden.Á De aansluitklemmen mogen niet kortgesloten worden.Á Beschermende onderdelen, zoals bijvoorbeeld onderdelen

voor de stroombegrenzing, mogen niet gemanipuleerdworden.

Veiligheidsaanwijzingen voor ouders:

WAARSCHUWING: Uitsluitend geschikt voor kinderen vanaf 10jaar. U dient de experimenteerdoos buiten het bereik van kleinekinderen te bewaren.

LET OP! Losse onderdelen van deze experimenteerdoos kunnenpuntige of scherpe hoeken en zijkanten hebben. Er bestaatgevaar voor verwondingen.

Een woord aan de ouders

Lieve ouders!

Met deze experimenteerdoos wordt uw kind ontvoerd naar despannende wereld van de radio- elektronica. Voorzien van dezegebruiksaanwijzing en het materiaal, gaat uw kind op weg om eenelektrotechnicus te worden….Maar eerst is er natuurlijk de vraag naar de veiligheid. Dezeexperimenteerset is gebaseerd op de Europese veiligheidsnormEN 50088 voor elektrische en elektronische experimenteerdozen.Deze norm bevat verplichtingen voor de fabrikant, maar voorzieter ook in, dat ouders hun kinderen bij hun experimenten met raaden daad bijstaan. Het bijgevoegde vouwblad bevat algemeengeldende veiligheidsaanwijzingen voor elektrischeexperimenteerdozen, die verder gaan dan de eisen van dezebouwdoos. Maak uw kind er daarom op opmerkzaam, dat niet alleinformatie van dit vouwblad speciaal betrekking heeft op dezeelektro- experimenteerdoos.

Vertel uw kind uitdrukkelijk, dat het alle relevante aanwijzingen enveiligheidsaanwijzingen moet lezen en bij de hand moet houden!Maak het er op opmerkzaam, dat het zich bij het experimenterenbeslist moet houden aan de aanwijzingen en regels.

Voor het experimenteren zijn vier 1,5V batterijen (type LR6,mignon (penlite)/AA) nodig, die vanwege de beperkteopslaghoudbaarheid niet bij de experimenteerdoos zijninbegrepen. Let erop, dat batterijen die leeg zijn uit deexperimenteerdoos gehaald worden en verwijderd wordenvolgens de nationale milieu- wetgeving.

Wij wensen u en uw jonge elektronicus (m/v) veel plezier en profijtbij het experimenteren.

2

Introductie

Deze bouwdoos is geschikt voor kinderen vanaf 10 jaar, maarblijft ook voor ouderen interessant.Zonder speciaal gereedschap kun je moderne schakelingen uit dedigitale elektronica opbouwen en uitproberen. Eenvoudigeverbindingsschema’s maken de opbouw makkelijker voor je,zodat je in een paar minuten bij je doel komt. Je zult verbaasdstaan welke interessante experimenten je met deze bouwdooskunt uitvoeren.

Voor je experimenten heb je vier penlite batterijen (AA) van elk1,5 V nodig. De batterijen zitten niet bij de bouwdoos, omdat weniet kunnen weten hoe lang het duurt voor de bouwdoos in dewinkel verkocht wordt. Daarom zul je zelf voor nieuwe batterijenmoeten zorgen.

Voor je proeven hoef je alleen maar de draden volgens deschema’s er in te zetten. Een bedradinglijst met alle verbindingenmaakt deze opgave makkelijker. Het grote schema laat alles inhet overzicht zien. Bovendien is er bij elke proef een schema, datje zal helpen als je precies wilt begrijpen hoe de schakelingenfunctioneren. De verklaringen bij de proeven geven ookaanwijzingen hoe de aparte onderdelen functioneren. Je hoeftweliswaar niet alles te begrijpen, om alle experimenten uit tevoeren. Maar als het je interesseert, kun je hier veel leren. Metwat moeite en geduld zal het je zelfs lukken je eigen en heelnieuwe schakelingen uit te vinden. Je kunt met deze bouwdoosbeslist de moderne, digitale elektronica binnenstappen.

Wat betekent eigenlijk het woord “digitaal”? Het betekent “instappen ingedeeld” en daarmee wordt bedoeld elektronischeschakelingen, die maar twee toestanden, “Aan” en “Uit” kennen.Daarentegen werkt een meetapparaat met een wijzer “analoog”,dat wil zeggen dat de uitslag ervan willekeurig kleine verschillenkan laten zien. Een analoog horloge toont de tijd met de standvan de wijzers, terwijl een digitaal horloge cijfers gebruikt, diestapsgewijs verder springen.

Digitale elektronica wordt ook in moderne computers gebruikt. Ineen PC bevinden zich vele elektrische schakelcircuits, die iederop zich alleen maar de stand “Aan” of “Uit” aan kunnen nemen.Met veel van deze schakelingen kan men ook rekenen en andereproblemen oplossen. In plaats van “Aan” en “Uit” zegt men ookwel “Eén” en “Nul” of “Waar” en “Onwaar”. Nu zou je kunnendenken: als een computer alleen van nul tot één kan rekenen entellen, dan moet die tamelijk dom zijn. Dat klopt echter niet, omdatje met veel enen en nullen ook grote getallen, teksten of kleurenvan een foto kunt weergeven.

Digitale gegevensverwerking rekent met digitale toestanden. Metde experimenten in deze bouwdoos kun je ervaren, hoe zoietsgaat. Alles wat je hier in het klein leert, gebeurt in het groot ook inmoderne computers. Als je en paar duizend van deze bouwdozenhad en daarbij ook nog een heleboel tijd, dan zou je daarmee jeeigen computer kunnen bouwen. Want de schakelingen zijn inprincipe hetzelfde. Gecompliceerde digitale apparaten zijn altijdsamengesteld uit zeer vele, maar heel eenvoudige schakelingen.Dat dergelijke schakelingen maar twee toestanden kennen,maakt ze zo eenvoudig en desondanks betrouwbaar. Hetantwoord is altijd “ja” of “nee”, maar nooit “misschien”.

Jouw bouwdoos past eenvoudige basisprincipes van de digitaletechniek toe. Dat je dit weet kan heel nuttig zijn. Je kunt met deexperimenten uit de bouwdoos vele apparaten, van eenalarminstallatie tot eenvoudige elektronische spelletjes, bouwen.Je kunt echter ook eigen schakelingen uitvinden. En de proevenzullen je helpen om veel van de elektronische apparaten om onsheen beter te begrijpen.

3

Inhoudsopgave

Introductie ....................................................2

Onderdelen in je bouwdoos........................4

Batterij ...........................................................42 geïntegreerde schakelcircuits (IC) ..............44 condensatoren............................................49 weerstanden...............................................5Luidspreker....................................................52 lichtdiodes (LEDs) ......................................5Fotoweerstand (LDR) ....................................5Toetsschakelaar ............................................62 transistors ...................................................6Potmeter........................................................62 schakelaars ................................................6Zeven- segments display...............................694 contactveren.............................................6Microfoon.......................................................6

Opbouw van de proeven..................... 7

Hoe lichtdiodes functioneren .........................8Het zeven- segments display.........................9De lichtdimmer...............................................10De transistor als elektronische schakelaar ....11Een transistor- bufferversterker .....................12Een transistor- Inverter (NIET- schakeling)....13Een OF- schakeling uit transistors.................14

Een EN- schakeling uit transistors ..................... 15EN- NIET-schakeling met transistors ................. 16NIET- OF-schakeling met transistors ..................17De watermelder...................................................18De IC-buffer ........................................................19Een IC-Inverter....................................................20De OF-poort uit drie NAND-poorten....................21De NOR- poort uit vier NAND-poorten ................22EN-poort uit twee NAND-poorten .................23De XOR-poort uit vier NAND-poorten ..........24Licht of geluid ...............................................25De monostabiele tuimelschakeling...............26De transistor- tijdmelder ...............................27Een kaars “aan-blazen”................................28De aanrakingssensor ...................................29Licht uit – alarm............................................30Tatu – Tata!..................................................31Een megafoon..............................................32Het lichtorgel ...............................................33Een RS-flip-flop uit NAND- poorten..............34Een andere RS-flipflop .................................35Een frequentiedeler......................................36Een munt opgooien ......................................37De omschakel- flipflop..................................38De JK-flipflop................................................39E of O...........................................................40Een D-flipflop................................................41Start/stop-zoemer.........................................42Wisselaanduiding .........................................43Een eenvoudige teller ..................................44

Een synchroonteller ............................. 45Een vierdeler...................... ................. 46Een octaaf- generator .......................... 47

Monteren van de onderdelen .................... 48

Inbouw van de contactveren........................ 48Inbouw van de weerstanden........................ 48Inbouw van de LEDs.................................... 49Inbouw van de condensatoren..................... 49Inbouw van de transistors ............................ 49Inbouw van de fotoweerstand ...................... 50Inbouw van de microfoon............................. 50Inbouw van de toetsschakelaar ................... 51Inbouw van de potmeter .............................. 51Inbouw van het zeven- segments display .... 51Inbouw van het batterijvak ........................... 52Inbouw van de schuifschakelaars ................ 52Inbouw van de Ics........................................ 53Inbouw van de luidspreker ........................... 54

4

Onderdelen in jouw bouwdoos

Deze bouwdoos bevat vele onderdelen,die al samengebouwd zijn.Je hoeft alleennog maar de draden aan te sluiten.

Hier worden alle elektronische onder-delen voorgesteld, zodat je ze makke-lijker herkent. Op het schakelpaneel vande bouwdoos is de plaats van elk onder-deel afgedrukt. Als er eens per ongelukeen onderdeel los is gegaan, kun je hetmakkelijk zelf weer juist inbouwen.

Batterij

Vier penlite-batterijen zijn de energie-bron voor je experimenten. Ze moeten erprecies zo ingelegd worden zoals dat inhet batterijvak aangegeven staat. Depluspool ligt steeds tegen het kleinemetalen kapje, de minpool tegen devlakke kant van de batterij.

Geïntegreerde schakelcircuits (ICs)

In de bouwdoos zitten twee digitale ICs,een tweevoudige JK-Flipflop en eenviervoudige NAND- poortschakeling. Ditzijn allebei speciale soorten elektronischeschakelingen (digitale ICs), waarmeevele interessante schakelingen gebouwdkunnen worden. Iedere IC bevat eengroot aantal elektronische onderdelen.Moderne elektronische apparaten metICs zijn daarom aanzienlijk kleiner danoudere apparaten.

Condensatoren

Jouw bouwdoos bevat twee keramischecondensatoren en twee elektrolyt-condensatoren. Condensatoren slaanelektrische lading op. Bij het laden enontladen vloeit er een elektrische stroom.Bij elektrolyt- condensatoren moet jeletten op de poling, dus plus en min.Meestal wordt de min- aansluitinggemarkeerd. De keramischecondensatoren kunnen in elke richtingingebouwd worden.

Hoe veel elektrische lading eencondensator kan opnemen, wordtaangegeven met zijn capaciteit in deeenheid Farad (F). De maateenheidmicrofarad (µF) is heel veel kleiner.

1 000 000 µF = 1 F.

Voor condensatoren worden ook nog deeenheden nanofarad (nF) en picofarad(pF) gebruikt. 1 µF = 0,000 001 F 1 nF = 0,000 000 001 F 1 pF = 0,000 000 000 001 F

5


Op de condensatoren is de capaciteitopgedrukt in microfarad. De keramischecondensatoren in schijfvorm hebben slechtseen getal van drie cijfers. De eerste tweedaarvan staan voor cijfers, het derde voor hetaantal nullen. De opdruk 104 betekent hier:100 000 pF. Dat is 100 nF of 0,1 µF.

9 weerstanden

Weerstanden remmen het vloeien van deelektrische stroom. Je hebt ze nodig opdat destroomsterkte door bepaalde onder-delenprecies goed is. Een grote weer-stand laatmaar een kleine stroom door.Weerstanden zijn kleine onderdelen met tweedraden en gekleurde ringen, die zeggenhoeveel Ohm (Ω) ze hebben. We gebruiken deafkortingen kΩ voor kilo- Ohm (1000 Ω) enMΩ voor Mega- Ohm(1 000 000 Ω). Jouw weerstand met 4,7 kΩheeft dus een weerstand van 4700 Ω.

Gebruik de kleurtabel om de weerstand tebepalen. Leg de weerstand zo neer, dat degouden ring naar rechts wijst. De eerste tweegekleurde ringen van links af gezien staan voortwee cijfers. De derde ring zegt, hoeveel nullener toegevoegd moeten worden.

Kleurentabel:Kleur Getalwaarde nullenzwart 0bruin 1 0rood 2 00oranje 3 000geel 4 0000groen 5 00000blauw 6 000000violet 7grijs 8wit 9

Als een weerstand bijvoorbeeld de kleurengeel, violet, rood en goud heeft, dan heeft hij4700 Ohm (4,7 kΩ).De vierde ring geeft aan, hoe exact de opge-drukte waarde aangehouden wordt. Bij eengouden ring is de precisie 5 procent (5%), datbetekent dat een weerstand met 100 Ohmtussen 95 en 105 Ohm kan liggen. Weer-standen met een zilveren ring hebben eenprecisie van 10%.

De luidspreker

De luidspreker vormt elektrische trillingen om inhoorbare signalen, doordat een kleine elektro-magneet het membraan in beweging brengt.

2 lichtdiodes (LED's)

Een LED (Light Emitting Diode = lichtdiode)laat elektrische stroom alleen in één richtingpasseren en geeft daarbij licht af. De min-aansluiting noemen we de kathode, de plus-aansluiting de anode. LEDs hebben een mar-kering op de behuizing aan de kant van dekathode. De bouwdoos bevat een rode en eengroene LED.

Foto- weerstand (LDR)

De fotoweerstand is een lichtsensor (LDR =Light Depending Resistor, licht- afhankelijkeweerstand). De weerstand van dit onderdeelwordt kleiner als er meer licht op valt.

6


De toetsschakelaar

Deze schakelaar bestaat uit twee metalenplaatjes, die elkaar aanraken als je op de knopdrukt.

2 transistors

Een transistor is een onderdeel met drieaansluitingen, dat zwakke elektrische stromenversterkt. Elke transistor heeft drie aanslui-tingen: Basis (B), Collector (C) en Emitter (E).Jouw bouwdoos bevat twee soorten transis-tors, een NPN- type en een PNP- type. DeEmitter van een NPN- transistor moet steedsaan de minpool liggen, de Emitter van de PNP-transistor aan de pluspool. Het schakelsymboolvan een transistor bevat steeds een Emitter-pijl, die de stroomrichting aangeeft.

De potmeter

De potmeter is een instelbare weerstand. Eensleepcontact verdeelt de totale weerstand intwee helften. De potmeter in deze bouwdoosheeft een weerstand van 100 kΩ.

2 schakelaars

De beide schakelaars in de bouwdoos dienenals hoofdschakelaar en als omschakelaar voorverschillende experimenten.

Het zeven-segments display

Zeven ingebouwde LEDs dienen hier alsaanduiding van een cijfer of van een letter.Elke LED heeft een weerstand van 470 Ωnodig. Alle weerstanden zijn samen met hetdisplay op een kleine printplaat gebouwd.

94 contactveren

De contactveren zorgen voorde elektrische verbindingentussen de onderdelen en deverbindingsdraden.

De microfoon

De microfoon vormtgeluidsgolven om totelektrische signalen.

7

Opbouw van de proeven

Bij elk experiment zie je behalve het schakel-schema een bouwschema en een bedra-dinglijst met alle verbindingen. Elke contact-veer heeft een nummer. Het simpelste is het,als je de draden exact in de aangegeven volg-orde volgens de bedradinglijst inbouwt. Als erbijvoorbeeld in de lijst 66–67–89 staat, moet jeeerst een draad leggen tussen de contact-veren 66 en 67 en daarna van veer 67 naarveer 89.

Let op, door verkeerde verbindingen kunnenonderdelen vernield worden! Elk experimentgebruikt de batterijen samen met de hoofd-schakelaar. Schakel altijd pas in, nadat je alleverbindingen precies gecontroleerd hebt. Als jede bouwdoos langere tijd niet gebruikt, moetende batterijen uit het batterijvak gehaald worden.

Om een draad met een contactveer te ver-binden, moet je de veer met een vinger eenbeetje opzij buigen. Tussen de aparte draad-windingen ontstaat dan een ruimte, waarin jehet einde van een draad kunt steken. Als je deveer nu weer loslaat, zal deze de reikt. Als jede draad er te ver insteekt, wordt de plasticisolatie ingeklemd, zodat er geen geleidendeverbinding ontstaat. Je experimenten kunnendan niet functioneren.

Steeds als je een draad uit een contactveer wiltverwijderen, moet je de veer opzij buigen,zodat de draad er makkelijk uitgehaald kanworden.draad vastklemmen en een goedeverbinding tot stand brengen. De draad moetzover in de veer gestoken worden als hetblanke gedeelte

Soms heb je twee of drie draadverbindingen opdezelfde contactveer nodig. Opdat de eerstedraad er niet weer uitglijdt, moet je de tweededraad er van de andere kant inzetten.

Als je veel experimenten uitgevoerd hebt, kanhet gebeuren dat draden op het eind afbreken.Je kunt ze echter gewoon verder gebruiken. Jehoeft alleen maar iets van de isolatie te ver-wijderen met een tang of een zakmes. De fijnedraadjes moeten dan nog stevig in elkaargedraaid worden. Het vraagt wat oefening omde isolatie te verwijderen zonder de fijnemetalen draadjes te beschadigen. Laat jedaarbij helpen door een volwassene.

8

1 Hoe lichtdiodes functioneren...

Bouw de schakeling zo op als je in het schema kunt zien. Daarondervindt het schakelschema. Het laat onafhankelijk van de experimen-teerdoos alle onderdelen en de verbindingen ervan zien. Onderaanlinks vind je de bedradinglijst. Vooral bij grotere schakelingen is diteen waardevolle hulp bij het nabouwen.

Als alle draden correct verbonden zijn, druk je op de toets. Beidelichtdiodes zullen oplichten. Zodra je de toets weer loslaat, gaan zeallebei uit.

Dit experiment laat zien hoe je LED's (Engels: Light Emitting Diode =lichtdiode) gebruikt. Een LED geleidt de stroom maar in één richting.Pas op! Er moet steeds minstens één weerstand van 470Ω in hetstroomcircuit aanwezig zijn, want anders vloeit er teveel stroom. Injouw proef vloeit er stroom door de weerstand en de beide LED's,zodat ze allebei oplichten. Als je echter de aansluitingen 49 en 50van de groene LED omwisselt, zal er geen stroom vloeien en geenvan de LED's zal oplichten. Het zelfde gebeurt ook, als je de rodeLED verkeerd om aansluit.

Bedradingslijst:62-92, 1-91, 2-83, 49-84, 50-51, 52-63, 61-64

9

2 Het zeven-segments display

Hier leer je om te gaan met de cijferaanduiding. Het display bevatzeven LEDs voor zeven lichtbalken (segmenten), waaruit een cijferkan worden opgebouwd. De benodigde weerstanden zijn alingebouwd. Soortgelijke cijferaanduidingen vinden we in veelzakrekenmachines, kassa’s, meetapparatuur, tellers en klokken.

Het display heeft een gemeenschappelijke plus- aansluiting (68) engescheiden min- aansluitingen voor alle zeven segment- LEDs. Als jeze allemaal juist verbonden hebt, schakel je de hoofdschakelaar in.Op het display licht dan of een “3” of een “8” op, afhankelijk van hoede omschakelaar staat. Je kunt steeds weer tussen beide cijfersomschakelen. Je kunt er natuurlijk ook alle andere cijfers tussen “0”en “9” en sommige letters mee weergeven, b.v. de hoofdletter “U”, de”A”, de “E” of de klein geschreven letters “d” en “e”. probeer het maargewoon eens uit!

Bedradinglijst:91-68, 92-62, 61-64, 88-65-63-69-70-71-72, 66-67-89

10

3 De lichtdimmer

Als je de schakeling helemaal opgebouwd hebt, schakel dan dehoofdschakelaar in en schuif de omschakelaar in de onderste positie.De LED wordt langzaam helderder, tot hij helemaal aan is. Schakeldan de omschakelaar in de bovenste positie. De LED wordt lang-zaam donkerder.

De schakeling gebruikt een condensator, die langzaam via eenweerstand opgeladen wordt, als de omschakelaar de aansluiting 90verbindt. De transistor begint dan stroom te geleiden, zodat de LEDoplicht. Zodra echter de omschakelaar omgeschakeld wordt, begintde condensator zich via de transistor te ontladen. De stroom wordtminder, de LED licht steeds zwakker op.

Hier wordt voor het eerst een transistor ingezet. Dit onderdeel dientvoor het versterken van een zwakke stroom. De condensator laatslechts een kleine stroom door de basisaansluiting (73) van detransistor vloeien. Door de collector (74) en de Emitter (75) stroomtdoor de versterkende werking van de transistor een voldoende grotestroom om de LED op te laten lichten.

Bedradinglijst:62-92, 74-90-91, 13-88, 14-53-73, 52-54-63, 1-75, 2-51, 61-64

11

4 De transistor als elektronische schakelaar

Nadat de schakeling compleet opgebouwd is, schakel je dehoofdschakelaar in. De LED zal eerst nog niet gaan branden. Drukdan op deknop en draai aan de regelknop, tot de LED brandt. Als jenu de toetsschakelaar loslaat, gaat de LED uit.

De transistor werkt hier als schakelaar. Dit is dus een elektronischeschakeling, terwijl de transistor in de vorige proef analoog werkte, dusmeer of minder stroom kon geleiden. Als er op de toets gedruktwordt, vloeit er een kleine stroom door de basisaansluiting en deemitter- aansluiting van de transistor. Dan vloeit er een groterestroom door de collectoraansluiting en de emitter- aansluiting. Dekleinere stroom door de toets schakelt de grotere stroom door deLED in. Met de regelaar kun je vaststellen, hoe veel stroom er vloeiten hoe helder de LED in ingeschakelde toestand oplicht.

Bedradinglijst:62-92, 1-9-91, 10-84, 83-85, 73-86, 2-51, 52-74, 61-64, 63-87-75

12

5 Een transistor – bufferversterker

Elke versterker heeft een ingang en een uitgang. Deze schakelinggebruikt twee transistors. De toets bij de ingang schakelt eenspanning in. Dan geleidt de eerste transistor (NPN) en wordt ook detweede transistor (PNP) ingeschakeld, de LED brandt. Natuurlijkhadden we dat ook simpeler kunnen bereiken door de toets gelijk despanning naar de LED te laten schakelen. Maar deze schakelingversterkt de stroom. Er vloeit daadwerkelijk minder stroom aan deingang, dus door de toets, dan aan de uitgang, dus door de LED. Deaanduiding “buffer” drukt uit, dat de versterker de belasting ver vande ingang verwijderd houdt.

Hier wordt voor de eerste keer een PNP- transistor gebruikt. Dezefunctioneert net zo als de NPN- transistor, maar met een anderestroomrichting. De pluspool ligt hier aan de emitter, de minpool leidtnaar de collector.

Bedradinglijst:

62-92, 77-91-83, 3-9-84, 4-73, 5-74, 6-76, 1-13-78, 2-51, 61-64,10-14-52-63, 14-75

13

6 Een transistor- inverter (NIET- schakeling)

Hier wordt een transistorschakeling opgebouwd met een zelfdefunctie als die je later ook met het geïntegreerde digitaleschakelcircuit 74HC00 kunt bereiken. Een “inverter” is een“omkeerder”, “Aan” wordt “Uit” en “Uit” wordt “Aan”. Als deomschakelaar naar boven staat, vloeit er stroom door de transistor,maar de LED is uit. Als de omschakelaar naar beneden staat, is detransistor geblokkeerd, maar door de LED vloeit stroom, zodat dezeoplicht.

De inverter is de eenvoudigste mogelijke digitale schakeling metmaar één ingang en één uitgang. Digitale schakelingen kennen altijdmaar twee schakeltoestanden: “Aan” of “Uit”. Je kunt ze ook met decijfers 0 en 1 weergeven. De volgende tabel laat alle toestanden vande schakeling zien. In plaats van 0 en 1 zegt men ook wel “waar” en“niet waar”. Daarom heet zo’n tabel ook “waarheidstabel”. In dit gevalziet de tabel er nog erg simpel uit. Later zul je meer ingewikkeldewaarheidstabellen voor andere digitale schakelingen leren kennen.Hier zie je het schakelsymboolvoor een inverter en dewaarheidstabel van de NIET-functie met de ingang en de uitgang.

Bedradinglijst:62-92, 7-9-91, 10-89, 8-51-74, 61-64, 52-63-90-75, 88-73

14

7 Een OF- schakeling van transistors

De tweede logische basisschakeling is de OF- schakeling (in hetEngels OR) met twee ingangen. Er zijn twee schakelaars op deingangen, de omschakelaar en de toetsschakelaar. Als één van beideschakelaars of allebei de schakelaars gesloten zijn, is de LED aan.Hier zie je ook het schakelsymbool voor een OF- schakeling.

In schakelschema’s kun je daarvoor ook andere symbolen vinden. Desymbolen in deze handleiding houden zich aan de Amerikaansestandaard. Behalve met waarheidstabellen of schakelsymbolen kunje de OF- functie ook nog met een rekenformule weergeven. Je kuntdaaraan zien dat zulke digitale schakelingen als kleinste bouwsteenvan een computer ook daadwerkelijk kunnen rekenen.

Deze vergelijking X = A + B (gelezen: X gelijk aan A OF B)betekent, dat de toestand van de uitgang X ontstaat uit de OF-verbinding van de ingangen Aen B. Probeer alle toestandenvan de ingangen A en B maareens uit en schrijf de ontbrekendetoestanden op uitgang X in dewaarheidstabel.

Ingang A(omschakelaar)

Ingang B(toets)

Uitgang X(LED 1)

0 0 0 0 1 1 0 1 1

Bedradinglijst:62-92, 9-74-91-84, 10-89, 15-73-88, 83-77, 1-75-78, 13-76, 2-51, 61-64, 16-14-52-63

15

8 Een EN- schakeling met transistors

De uitgang van een EN- schakeling (in het Engels: AND) is alleendan ingeschakeld, als beide ingangen ingeschakeld zijn. Hier moetendus beide schakelaars gesloten zijn, zodat er door beide transistorsstroom vloeit. Als er maar één schakelaar geopend is, is de LED uit,het maakt dan niet uit in welke stand de andere schakelaar staat. Eendergelijke logische schakelaar noemen we ook wel een “poort” of“hek” (in het Engels: Gate). Je kunt deze schakeling dus ook eenAND- poort noemen. Hier zie je het schakelsymbool van de EN-schakeling.

In de elektronica zijn er bijzondere rekenregels. Steeds moet hetresultaat of 1 of 0 zijn, andere oplossingen zijn niet mogelijk. De regel"X=A•B" moet je lezen als “X gelijk A EN B”. Het gedrag van eendigitale EN-schakeling kun je weer beschrijven met een waarheids-tabel, die voor alle voorkomendecombinaties van toets en omscha-kelaar zegt of het resultaat “waar”(=1) of “niet waar” (= 0) is. Probeeralle toestanden van de ingangenA en B maar uit en vul de ontbrekende toestanden op uitgang X in.

Ingang A(toets)

Ingang B(omschakelaar)

Uitgang X(LED 1)

0 0 0 0 1 1 0 1 1

Bedradinglijst:62-92, 89-91-84, 77-83, 13-76, 74-78, 1-75, 16-17-73, 15-88, 2-51,14-18-52-63, 61-64

16

9 EN – NIET – schakeling met transistors

Dit is nog een andere logische schakeling met transistors en schake-laars op twee ingangen. Dit noemen we een NAND-schakeling(Engels voor NOT AND) of NAND- Gate (poortschakeling). Hier heb-ben we twee basisprincipes gecombineerd, de EN- functie en deNIET- functie. Schakel na de opbouw de hoofdschakelaar in. De LEDzal branden. Alleen als je beide schakelaars sluit, zal de LED uitgaan.Als maar één van beide schakelaars gesloten is, blijft de lamp aan.Vul de ontbrekende uitgangstoestanden aan in de tabel.

Hier zie je, dat je uit eenvoudige logische basisfuncties andereschakelingen kunt combineren. Uit EN en NIET krijg je hier de NAND-functie. Dit principe wordt ook gebruikt in heel ingewikkelde schake-lingen, zoals b.v. de processor van een computer. Steeds wordensimpele basisschakelingen samengevat tot grotere eenheden metmeer ingewikkelde functies.

Ingang A (toets) Ingang B(omschakelaar)

Uitgang X(LED 1)

0 0 1 0 1 1 0 1 1

Bedradinglijst:61-64, 62-92, 1-91-84, 83-88, 89-9, 10-13-73, 14-75-63-52, 2-3-74,4-51

17

10 NIET- OF- schakeling met transistors

Deze basisschakeling noemen we NOR – schakeling (Engels voorNOT OR) of NOR- poortschakeling. De functie is omgekeerd tenopzichte van de OF- schakeling. Als één van de schakelaars geslotenis, is de uitgangstoestand een nul.

Ook dit is een voorbeeld voor de combinatie van twee basisfunctiestot een nieuwe functie. Later zul je leren hoe je met logische poort-schakelingen in een geïntegreerd schakelcircuit nieuwe functiesontwikkelt.

Ingang A(omschakelaar)

Ingang B(toets)

Uitgang X(LED 1)

0 0 1 0 1 1 0 1 1

Bedradinglijst:61-64, 62-92, 1-91-90, 91-84, 9-88-83, 10-13-73, 2-3-74,4-51, 14-75-63-52

18

11 De watermelder

Hier wordt voor de eerste keer een IC (Engels: Inte-grated Circuit = geïntegreerde schakeling) ingezet.Een IC bevat zeer vele onderdelen in een gemeen-schappelijke behuizing. Omdat er al complete schake-lingen ingebouwd zijn, hoef je ook maar weinig aan tesluiten. De IC 74HC00 bevat vier NAND- poortschake-lingen, waarvan er maar één gebruikt wordt. De nietgebruikte ingangen van de andere NAND-poortscha-kelingen moeten op de min aangesloten worden.

Een NAND- poortschakeling kan uit aparte onderdelenzoals transistors opgebouwd worden. Je kunt echterook de gehele schakeling als een blok beschouwen,waarbij alleen de ingangen en de uitgang interessantzijn, maar niet de exacte schakeling. Stel je eenzwarte doos voor (in het Engels: Black Box), waar eenpaar draden uitsteken. Twee draden zijn de ingangenvan de EN-schakeling, één is de uitgang. Je hoeftalleen alles goed aan te sluiten, dan zal hetfunctioneren.

Bouw de schakeling op en schakel hem in. Houd deaansluitdraden a en b in een glas water. Alleen alsbeide draden het water bereiken, gaat de LED aan.

Bedradinglijst:62-92, 51-41-91-77-74, 13-75-37, 36-78, 1-35, 2-52,61-64, 14-63, 14-40-39-48-47-45-44-42, 76-DRAAD(a), 73-DRAAD (b)

19

12 De IC- buffer

Elk van de beide NAND- poortschakelingen wordt hier als invertergebruikt. Als je de schakelaar naar beneden zet, brandt de LED, in destand boven brandt hij niet. De beide ingangen van elke NAND-poortschakeling zijn tot een gemeenschappelijke ingang verbonden.En twee inverters samen vormen een buffer.

Al bij proef 5 heb je de functie van een buffer onderzocht. Maar terwijldaar transistors werden gebruikt, wordt er dit keer een IC toegepast.Als je de beide schakelingen vergelijkt, kun je vaststellen dat de IC-schakeling eenvoudiger is.

Bedradingslijst:62-92, 90-91-41, 35-44-45, 1-43, 2-51, 61-64, 36-37-88, 42-39-40-48-47-52-63-89

20

13 Een IC- inverter

Schuif de omschakelaar na de volledige opbouw van de schakelingnaar beneden. Beide LEDs blijven uit. In de positie boven zijn zeallebei aan. De schakeling gebruikt twee inverters. Steeds als op deingang nul (Uit) staat, gaat de uitgang naar één (Aan). Je ziet hiertwee manieren, hoe je uit een NAND- poortschakeling een inverterkunt bouwen. Je kunt of de beide ingangen verbinden of een uitgangop de plus aansluiten.

Hier zie je een voorbeeld ervan, hoe je uit een gecompliceerdeschakeling een eenvoudigere schakeling kunt bouwen. Een NAND-poortschakeling bestaat namelijk uit een AND- poortschakeling eneen inverter. Omdat hier de beide ingangen tot één enkele ingangverbonden zijn, verandert de NAND- poortschakeling zijn functie,zodat dat een inverter wordt.

Bedradinglijst:62-92, 36-41-90-91, 3-35, 1-43, 2-49, 61-64, 37-45-44, 45-88, 42-39-40-47-48-50-52-63-89

21

14 De OF-poort bestaande uit drie NAND-poorten

Uit drie NAND- poortschakelingen bouw je hier een OF- schakeling.Zet de omschakelaar naar boven. Als je op de toets drukt, gaat deLED aan. Maar ook met de schakelaar naar beneden kun je de LEDinschakelen. Wanneer OF de ene ingang OF de andere ingang OFbeide aan zijn, dan is ook de uitgang aan. Probeer alle mogelijkhedenuit en vul in de tabel de ontbrekende toestanden in.Als je precies naar de schakeling kijkt, zul je herkennen dat deze uittwee inverters en een NAND- poortschakeling bestaat. Terwijl bijNAND- poortschakelingen beide ingangen 1 moeten zijn, opdat deuitgang 0 wordt, moeten nu beide ingangen 0 zijn, om de uitgang inde toestand 0 te schakelen. Zo bestaat er een OF- poortschakeling.

Ingang A(toets)


Uitgang X(LED 1)

0 0 0 0 1 1 0 1 1

Bedradinglijst:

62-92, 41-83-91-90, 1-36-37-84, 35-39, 43-40, 5-38, 6-51, 2-48-47-42-52-63-89, 44-45-88, 61-64

22

15 Een NOR-poort uit vier NAND-poorten

Hier wordt de OF- poort uit de vorige proef nog een keer geïnver-teerd. Het resultaat is een NOR- poort. Als één van de ingangen 1 is,zal de LED niet branden. De LED brandt dus alleen maar, als deomschakelaar naar boven staat en de toets niet ingedrukt wordt.Onderzoek de functie en voer de ontbrekende toestanden in de tabelin.

Vergelijk proef 14 maar eens met deze proef. Je zult herkennen, dater nu bovendien nog een inverter achter de OR- poortschakeling ligt.Zo wordt de OF- functie een NIET-OF- functie (NOR).

Ingang A(toets)


Uitgang X(LED 1)

0 0 0 0 1 1 0 1 1

Bedradinglijst:

62-92, 41-83-91-90, 1-36-37-84, 35-39, 43-40, 38-47-48, 7-46, 8-51,61-64, 2-42-52-63-89, 44-45-88

23

16 EN- poort uit twee NAND- poorten

Uit twee NAND-poorten kun je een EN-poort bouwen. Als allescompleet verbonden is, probeer dan alle toestanden uit. Alleen alsbeide ingangen 1 zijn, brandt de LED. Je moet dus de schuifschake-laar naar beneden zetten en op de toets drukken, opdat de LEDbrandt. Voer de ontbrekende toestanden in de tabel in.

Een NAND-poort is een geïnverteerde EN-poort. Omdat er nu nogeen inverter toegevoegd is, wordt de eerste invertering tenietgedaan.Zo ontstaat er weer een EN-poortschakeling.

Ingang A(toets)


Uitgang X(LED 1)

0 0 0 0 1 1 0 1 1

Bedradinglijst:

62-92, 41-83-90-91, 1-36-84, 35-45-44, 3-43, 4-51, 61-64, 2-42-39-40-47-48-52-63-89, 37-88

24

17 De XOR- poort uit vier NAND- poorten

Uit vier NAND-poorten bouw je hier een XOR-poort (Exclusief- OF-poort). De uitgang is steeds dan aan, als beide ingangen verschillendzijn. Dezelfde ingangstoestanden schakelen de uitgang uit. Als dusde toets ingedrukt is, licht de LED alleen op in de bovenste stand vande schakelaar. Als de toets niet ingedrukt is, moet de schakelaar naarbeneden staan opdat de LED brandt.

Een XOR- schakeling vergelijkt twee logische toestanden en steltvast of ze gelijk of ongelijk zijn. met meerdere XOR- schakelingenkun je ook grotere getallen vergelijken, die uit vele enen en nullenbestaan. Dit is een typische opgave voor een computer. Daaromspeelt de XOR- schakeling een belangrijke rol in de processors vande moderne PC's.

Ingang A(toets)


Uitgang X(LED 1)

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

Bedradinglijst:

62-92, 41-83-91-90, 1-36-39-84, 35-48, 37-38-45, 43-47, 3-46, 4-51,61-64, 2-42-52-63-89, 44-40-88

25

18 Licht of geluid

Een tweede groep digitale schakelingen naast de poortschakelingenzijn de zogenaamde tuimelschakelingen. Je kunt je de functie ervanvoorstellen als een tuimelschakelaar. De toestand van een dergelijkeschakelaar is er niet van afhankelijk of iemand er juist op drukt, maarof iemand op een of ander ogenblik daarvoor in een bepaalde richtinggedrukt heeft. De eenmaal ingenomen toestand kan dan blijvenbestaan. Digitale tuimelschakelingen kun je opbouwen uit digitalepoortschakelingen, het zijn dus meer ingewikkelde logischeschakelingen. Een bijzondere vorm van tuimelschakelingschakelt uit zichzelf heen en terug en wordtvaak gebruikt voor het producerenvan geluidssignalen.Deze schakeling bevat een tuimelschakelingbestaande uit twee NAND- poortschakelingenals omschakelaar en een tweede tuimelschakelingals toongenerator. Na het inschakelen gaat eerstde LED branden. Als je daarbij echter met tweevingers de draden aanraakt, schakel je daarmee het geluid in en deLED uit. Met de toets kun je de toon weer uitschakelen en de LEDweer laten branden. De elektrische weerstand van je vingers werkthier op dezelfde manier als een schakelaar. Bij een aanrakingproduceer je een 0- toestand op de ingang van de eerstetuimelschakelaar. De toon wordt ingeschakeld. Met de regelaar kunje de toonhoogte veranderen.

Bedradinglijst:

61-64, 62-92, 91-77-41-18-13, 14-44-59-83, 45-35-39, 43-37-1, 2-51,40-55-86-87, 48-47-38-5, 6-85, 56-46-3, 4-76, 78-93, 42-52-63-60-84-94-DRAAD, 36-17-DRAAD

26

19 De monostabiele tuimelschakeling

Een tuimelschakeling is een schakeling, die zelfstandig aan- enuitschakelt. De schakeling in deze proef schakelt de LED gedurendekorte tijd in, als je op de toets drukt. Daarna keert hij alleen weerterug naar de stabiele toestand (Uit). “Monostabiel” betekent, datslechts één van de beide toestanden stabiel is, hier de Uit- toestand.De schakeling keert dus uit zichzelf weer naar deze toestand terug.Op dezelfde manier functioneert ook de tijdschakelaar in het trap-penhuis van een flat.

De condensator van 220 µF en de weerstand van 1 k bepalen ge-zamenlijk, hoe lang het licht ingeschakeld blijft. Met een andereweerstand kun je de tijd verlengen. Maak maar eens de verbindingmet de weerstand op de veren 7 en 8 los en gebruik in plaats daar-van de weerstand met 220 kΩ op de veren 15 en 16. De LED blijft nuveel langer branden.

Bedradinglijst:

62-92, 5-9-41-45-91, 2-52, 1-38, 36-43, 7-44-54, 35-39-40-53, 10-13-37-60, 6-59-83, 61-64, 42-47-48-8-14-84-63

27

20 De transistor- tijdmelder

Deze schakeling stuurt een toongenerator aan. Als je op de toetsdrukt, hoor je een toon uit de luidspreker. Als je de toets loslaat, duurtde toon nog wat langer en wordt dan pas uitgeschakeld. Deuitschakel- vertragingstijd hangt er vanaf, hoe lang de condensatormet 4,7 µF nodig heeft, om helemaal te worden ontladen.

Met een condensator van 220 µF duurt dat veel langer. Je kunt degrotere condensator eenvoudig parallel schakelen met de kleinere.Voor deze verandering gebruik je de beide extra verbindingen 53-55en 54-56.

Deze proef verbindt een analoge transistorschakeling met eendigitale IC- schakeling. De stroom door de NPN- transistor verandertheel geleidelijk. De volgende NAND- poortschakeling herkent echterpas een heel bepaalde collectorspanning als toestand 1.

Bedradinglijst:

61-64, 62-92, 7-41-77-91-84, 13-83-55, 14-73, 8-36-37-74, 35-44,9-45-59, 15-10-40-39-43, 1-38-60-16, 2-76, 78-93,42-47-48-56-63-94-75

28

21 Een kaars “aanblazen”

Je hebt vast wel eens een kaars uitgeblazen. Maar had je ooitgedacht dat je een elektronische kaars ook kunt “aanblazen”? Na hetinschakelen moet je eerst ongeveer tien seconden wachten, tot deschakeling reageert op geluidssignalen. Steeds als je dan krachtig opde microfoon blaast of fluit, gaat de LED aan. Maar na een paarseconden gaat hij ook vanzelf weer uit. De schakeling bevat eenmonostabiele tuimelschakeling zoals die uit proef 19. De inschakeltijdhangt af van de condensator met 220 µF en de 47 kΩ weerstand. Detuimelschakeling wordt hier gestart door de versterkte trillingen uit demicrofoon. Twee transistors worden daarbij als versterker ingezet.Ook hier volgt op een analoge versterkerschakeling een digitaletuimelschakeling.

Bedradinglijst:

61-64, 62-92, 91-41-77-9-3, 10-82-59, 73-16-60, 4-8-76, 7-15-74, 5-78-36-57, 35-39, 37-38-47-48, 44-45-46-1, 2-51, 63-58-54-52-42-81-75-6, 43-12, 11-40-53

29

22 De aanrakingssensor

Na het inschakelen licht alleen LED 2 (groen) op, maar niet LED 1(rood). Als je met je hand de beide draden aanraakt, beginnen beideLEDs afwisselend te knipperen. Door het geleidend vermogen van jehanden schakel je de transistor in. Deze start dan een knipperaar. Deknipperschakeling wordt ook wel een“a-stabiele tuimelschakeling” genoemd,dus een schakeling die geen stabieletoestand kent maar steeds weer om-schakelt. Een dergelijke schakelingproduceert langzame trillingen, bijvoor-beeld voor een knipperlicht, of snelletrillingen, bijvoorbeeld voor een toon-generator.

In computers worden dergelijke schakelingen met zeer veel hogerefrequenties gebruikt. Een moderne PC kan een maatfrequentie vanmeerdere Gigahertz hebben; dat wil zeggen, dat detuimelschakelingen in de processor ervan meerdere miljarden kerenper seconde omschakelen.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 91-49-51-41-74-DRAAD, 63-42-47-48-39-40-16, 75-15-36, 37-13, 14-18-59, 17-6-35-44-45, 60-43-8, 5-52, 7-50, 73-DRAAD

30

23 Licht- uit- alarm

Deze schakeling gebruikt twee a- stabiele tuimelschakelingen. Delinker schakelt langzaam aan en uit, de rechter produceert snelletrillingen voor de luidspreker. De fotoweerstand kan beide uitscha-kelen, als er veel licht opvalt.

Schakel de schakeling in bij het volle licht. Stel dan de regelaar zo in,dat er niets te horen is en beide LEDs uit zijn. Wanneer het echterdonker wordt of de fotoweerstand verduisterd wordt, beginnen beideLEDs te knipperen en men hoort een ononderbroken signaal. Dezeschakeling kan je er aan herinneren niet bij te weinig licht te lezen.

De schakeling gebruikt een analoge lichtsensor, die zijn weerstandverandert in overeenstemming met de helderheid. Vanaf een heelbepaalde limietwaarde reageert de digitale schakeling. Deze onder-scheidt dus alleen licht of donker, en kan echter geen tussenwaardenherkennen.

Bedradinglijst:

61-64, 62-92, 3-74-41-91-51-49, 4-85, 87-86-79-36, 37-13, 14-18-59,52-5, 17-6-35-44-45, 43-39-60, 40-9, 16-10-57, 50-7, 15-8-38-47-48,1-46-58, 2-73-76, 75-77-53, 54-93, 42-63-94-80-78

31

24 Tatu-Tata!

Bij deze proef hoor je uit de luidspreker een toon, die steeds weerwisselt tussen een hoog en een laag geluid. Met de potmeter kun jehet geluid veranderen. Bij de juiste instelling hoor je de sirene vaneen politie- auto.

Deze schakeling bestaat uit twee a- stabiele tuimelschakelingen. Derechter schakelt zeer snel en werkt als toongenerator. De linkertuimelschakeling schakelt langzaam en dient als omschakelaar voorde toonhoogte. Steeds als de NPN- transistor ingeschakeld wordt,ontstaat een hogere toon.

Bedradinglijst:

8-12-59-86, 6-14-55, 5-36-37, 15-13-35-44-45, 43-56, 7-39-40, 11-75-38-47-48, 1-46-60, 2-93, 91-41, 92-62, 61-64, 63-94-42, 85-74,16-73

32

25 Een megafoon

Je kunt met de microfoon, twee transistors en de luidspreker eenmegafoon bouwen. De eerste transistor vormt een voorversterker, detweede transistor werkt als vermogenversterker. Als je in de micro-foon spreekt, kun je je eigen stem luid en duidelijk uit de luidsprekerhoren. Je stem klinkt een beetje vreemd, alsof hij uit een ver verwij-derd ruimteschip komt. Laat ook eens iemand anders inspreken, danhoor je het nog beter.

Dit is een zuivere analoge schakeling. Daarom wordt hij opgebouwdmet transistors en niet met digitale ICs. Geluidstrillingen moeten zoonvervalst mogelijk – maar versterkt – via de luidspreker doorge-geven worden.

Houd je handen eens als een klok rond de microfoon en de luid-spreker. Er zal dan een fluittoon ontstaan. Er gaat geluid van deluidspreker naar de microfoon, er ontstaat een zogenaamde terug-koppeling.

Bedradinglijst:

61-64, 62-92, 7-9-91-93, 8-15-76-74, 10-59-82, 73-16-60, 75-78-81-63, 94-77

33

26 Het lichtorgel

Stel na het inbouwen de regelaar zo in, dat de LED nog net niet gaatbranden. Als je vlak bij de microfoon in je handen klapt, zal de LEDelke keer oplichten. Ook door hard te fluiten gaat de LED branden. Jekunt op dezelfde manier muziek gebruiken. De LED knippert dan alsbij een lichtorgel.

De schakeling bestaat uit een analoge transistorversterker en eendigitale NAND- poortschakeling. Elke trilling van het versterktegeluidssignaal die groot genoeg is schakelt de uitgang in. Bij eengroter volume wordt de LED helderder, omdat hij bij elke trillinglanger ingeschakeld wordt.

Bedradinglijst:

75-81-58-63-50, 40-39-42-44-45-47-48-58, 3-9-41-91-57-85, 92-62,10-82-59, 60-73-16, 4-7-15-74, 8-55, 36-37-56-86, 1-35, 2-49, 63-87,61-64

34

27 Een RS- Flipflop van NAND- poortschakelingen

Deze tuimelschakeling is een omschakelaar, die in elke stand stabielblijft staan. Met de vrije draad kun je of de SET- ingang (inschakelen,veer 36) of de RESET- ingang (uitschakelen, veer 44) aanraken. SETschakelt LED 1 in en RESET schakelt LED 2 in. Je kunt dus tussende beide LEDs heen en weer schakelen, zoals je dat zelf wilt.

De naam “Flipflop” is de Engelse naam voor een tuimelschakeling,die heen (flip) en weer (flop) schakelt. Er zijn ICs die complete flip-flops bevatten. Een voorbeeld is het type 4027, die je in de volgendeproef leert kennen.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 5-7-41-91-51-49, 6-36, 1-37-43, 3-35-45, 8-44, 4-52,2-50, 48-47-40-39-42-63-DRAAD

35

28 Een andere RS- flipflop

Hier wordt voor de eerste keer de andere IC van het type 4027 ge-bruikt. Deze bevat twee volledige flipflops (om precies te zijn: JK-flipflops), die heel verschillend gebruikt kunnen worden. Hier bereik jedezelfde functie als bij de vorige schakeling. Je kunt weer met eendraad de aansluitingen SET (veer 25) of RESET (veer 22) aanrakenom of LED 1 of LED 2 in te schakelen.

Elektrische machines bezitten soms twee knoppen, een groene voorhet inschakelen en een rode voor het uitschakelen. Ze worden alseen flipflop bediend. Deze RS- flipflop kun je op dezelfde manier mettwee contacten omschakelen, de ene is bedoeld voor het inschake-len, de andere voor het uitschakelen.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 5-22, 3-19, 1-20, 4-52, 2-50, 63-26-8-6,91-51-49-27-21-23-24-DRAAD

36

29 Een frequentiedeler

Er bestaan verschillende mogelijkheden hoe je de toestand van eenflipflop kunt veranderen. Bij sommige schakelingen is er daarvoormaar één ingang. De logische ingangstoestand moet de ene keer van0 naar 1 wisselen, en dan weer terugvallen naar 0. Beide wisselingensamen geven zo een zogenaamde “impuls”. Elke impuls schakelt deuitgang van de flipflop in de tegenovergestelde toestand. Veel impul-sen, die op dezelfde afstand plaatsvinden, noemt men een “maat” ofin het Engels “Clock”. Daarom wordt de ingang van een flipflop ookwel maatingang of Clock- ingang genoemd. Net zo als een dirigentmet zijn dirigeerstokje een orkest dirigeert, bepalen klokimpulsen hetomschakelen in een flipflop.

Deze schakeling bestaat uit een maatgenerator, twee NAND-poorteneen deler-flipflop met de 4027. De maatgenerator produceert snelleimpulsen, die bij de maatingang (CLK, Clock) van de 4027 komen. Bijelke maat schakelt deze flipflop tussen zijn beide uitgangen Q en

om. Het streepje boven de Q betekent overigens “Invertering” (om-kering), omdat

steeds precies dan ingeschakeld wordt, als Q uit is.De LEDs knipperen daarom afwisselend. Beide LEDs zijn precieseven lang aan, omdat elke klokimpuls de toestand van de flipflopweer omschakelt.

Met een kleine verandering van de schakeling kun je herkennen, datde maatgenerator dubbel zo snel omschakelt als de uitgang van deflipflop. Maak de verbinding 4-38 los en maak een verbinding 4-43.De rode LED knippert dan twee keer zo snel als de groene. De knip-perfrequentie wordt dus door twee gedeeld.

Bedradinglijst:62-92, 61-64, 91-41-24-23-27-49-51-57, 1-50, 2-46, 3-52, 4-38,19-39-40, 20-48-47, 6-21-43-58-54, 5-8-45-44-35, 7-36-37-53,42-63-26-25-22

37

30 Een munt opgooien

Kop of munt, deze schakeling toont een toevallig resultaat. Als je opde toets drukt, zullen beide LEDs snel knipperen. Zodra je de toetsechter loslaat, wordt het knipperen langzamer en houdt dan helemaalop. Of de rode of de groene LED aan het eind brandt, kun je vantevoren nooit weten.

De schakeling gebruikt een bijzondere tuimelschakeling als maat-generator. De beide transistors beginnen steeds dan te geleiden, alsde condensator bijna helemaal opgeladen is. Ze worden dan in eenkort ogenblik helemaal ontladen en gaan weer terug naar de niet-geleidende toestand.

Bedradinglijst:

56-54-63-75-26-25-22-4, 83-53-12, 76-74-21-3-1, 77-55-11, 91-84-27-24-23-6-2, 78-73, 61-64, 62-92, 19-50, 20-52, 5-49-51

38

31 De omschakel- flipflop

Deze schakeling gebruikt één van de beide flipflops in de IC 4027.Met de toets kun je de uitgang steeds weer omschakelen. De LED isdan afwisselend aan en uit.

De schakeling werkt op dezelfde manier als in proef 30. Alleen is erdit keer geen maatgenerator, maar je produceert de maat zelf met detoets. Daarbij kan het soms gebeuren, dat een druk op de toetsschijnbaar niet werkt. Het schakelcontact veert namelijk als een balop de grond een paar keer terug, zodat er daadwerkelijk meerdereimpulsen ontstaan. Deze procedure noemen we een “contactval”. Hetwordt meestal niet opgemerkt, omdat het maar ongeveer een dui-zendste seconde duurt. Maar de IC kan nog duizend keer snellerreageren en herkent daarom elke aparte impuls.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 5-23-24-27-51-91, 1-6-83, 2-21, 3-20, 4-52,22-25-26-63-84

39

32 De JK- flipflop

Hier kun je preciezer leren, hoe een JK- flipflop werkt. De beideingangen J en K moeten de ene keer aan de plus (veer 41) en deandere keer aan de min (veer 26) gelegd worden. Met J=K=1schakelen de LEDs bij iedere druk op de toets om. Maar bij J=K=0blijft steeds de laatste toestand bestaan.

De contactval van de toets wordt hier door een bijzondere schakelingmet de NAND- poortschakelingen voorkomen. Een condensator met220 µF zorgt voor het “niet vallen”. Hij kan zich namelijk niet net zosnel opladen als dat het contact valt. Daarom ontstaat er bij elke drukop de toets maar één impuls.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 7-27-41-91-51-49, 6-8-53-84, 9-5-36-37, 35-44-45, 10-4-39-43, 21-38, 3-19, 1-20, 4-52, 2-50, 26-25-22-48-47-42-54-63-83,23-24-DRAAD

40

33 E of O

Het zeven- segments- display kan niet alleen cijfers, maar ook eenpaar letters voorstellen. Deze schakeling toont afwisselend “E” of “O”,als de schakelaar naar beneden staat. Met de toets kun je steedsweer omschakelen. Met de omschakelaar naar boven is het displayuitgeschakeld.

Je zult beslist zien, dat menige druk op de toets niet tot het wisselenvan het display leidt. Bij deze schakeling krijgen we namelijk weer temaken met een contactval, omdat de condensator op de toets ergklein is. In plaats van slechts één klokimpuls bereiken er gelijkmeerdere impulsen de maatingang. Steeds als er toevallig een evenaantal impulsen ontstaat, schijnt de uitgang onveranderd te blijven.Probeer eens de condensator met 0,001 µF op de veren 57 en 58door een andere condensator te vervangen. Als je het probeert met0,1 µF (veren 60 en 61), wordt de schakeling betrouwbaarder.

Bedradinglijst:

3-23-24-27-41-91-90, 4-21-57-83,22-59, 19-36, 43-65, 37-68-88, 25-36-42-58-60-63-66-67-69-72-84-89, 35-44-45-70-71, 62-92, 61-64,89-48-47-39-40

41

34 Een D- flipflop

D staat voor “data”, want deze schakeling is een eenvoudig data-geheugen, zoals dat in computers gebruikt wordt. De toestand A of Bvan de schakelaar wordt bij elke druk op de toets opgeslagen. In destand naar beneden kun je de LED inschakelen, in de positie naarboven uitschakelen.

Je ziet, dat de JK-flipflops in de 4027 zeer universele tuimelschake-lingen zijn. Ze kunnen ook gebruikt worden als RS-flipflops of alsD-flipflops. Voor de D-flipflop is geen ontsluiting nodig, want wanneerer meer dan één klokimpuls ontstaat, wordt steeds weer dezelfdetoestand opgeslagen.

Beslissend is, dat deze tuimelschakeling zijn toestand zo lang als jewilt kan blijven behouden. Daarom worden elektronische D- flipflopsals geheugen in computers toegepast. Jouw bouwdoos bevat tweevan dergelijke geheugens, een moderne PC daarentegen velemiljoenen.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 27-41-90-91-83-51, 1-21-84, 23-35, 7-20, 8-52, 2-22-25-26-40-39-48-47-45-44-42-63-90, 24-36-37-88

42

35 Start / Stop zoemer

Van je JK- flipflop kun je ook een RS- flipflop bouwen (vergelijk proef28). Zijn ingang stuurt hierbij echter een a- stabiele tuimelschakelingals toongenerator. Hij wordt ingeschakeld, als je in de positie bene-den van de omschakelaar op de toets drukt. Uit de luidspreker hoor jedan een luid gebrom. Schakel de omschakelaar in de richting bovenen druk weer op de toets. Zo schakel je de toon uit.

De functie van deze schakeling is gelijk aan die van proef 34. Inplaats van een lichtdiode wordt hier een zoemer ingeschakeld. Devergelijking laat je zien dat je met een RS- flipflop een soortgelijkewerking kunt bereiken als met een D- flipflop.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 91-83-77-41-27-24-23-21, 88-84, 89-22-5, 90-25-3, 19-36, 7-37, 8-10-59, 9-35-44-45, 60-43-1, 2-76, 93-78,4-6-26-48-47-40-39-42-63-94

43

36 Wisselaanduiding

Na de volledige opbouw toont deze schakeling vanzelf steedsafwisselend een “1” en een “8”. Twee NAND- poortschakelingenvormen hier een langzame a- stabiele tuimelschakeling, dus eenknipperaar.

Je kunt de knippersnelheid veranderen door de regelaar te verstellen.In de positie “snel” wisselt de aanduiding ca. 4 maal per seconde, inde positie “langzaam” duurt een toestand bijna een halve minuut.Probeer maar eens andere aansluitingen van het display en kijk maareens of je andere tekens of cijfers kunt laten knipperen.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 4-54-65-66-67-69-43, 48-47-40-39-42-63-70-71, 3-35-45-86-87, 7-36-37-53, 8-85, 41-91-68

44

37 Een eenvoudige teller

De beide NAND- schakelingen vormen een a-stabiele tuimelschake-ling en sturen de LED 2. Tegelijkertijd wordt de maatingang (CLK)van de flipflop aangestuurd, zodat met iedere klokimpuls de uitgangomgeschakeld wordt. LED1 (rood) knippert daarom maar half zo snelals LED2 (groen). De schakeling telt steeds tot twee en begint danvan voren af aan.

Uit vele flipflops kun je overigens een elektronische teller bouwen, dieveel verder telt. In proef 39 zul je een schakeling bouwen, die toch altot vier kan tellen.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 23-24-27-57-41-91-51-49, 19-40-39, 3-38, 4-42, 2-50,1-46, 6-21-48-47-54-43-58, 45-44-35-8-5, 7-36-37-53,63-42-26-25-22

45

38 Een synchroonteller

Synchroon betekent gelijktijdig. Hier krijgen beide JK- flipflops hetzelfde kloksignaal van de a-stabiele tuimelschakeling uit twee NAND-poorten. LED1 en LED2 schakelen na elkaar in. Eerst brandt LED2(groen), daarna LED1 (rood), en dan zijn ze allebei uit. Er worden dusdrie verschillende toestanden ingenomen.

Synchroon-tellers worden gebruikt voor zeer snelle tellers. Omdat alleflipflops hetzelfde kloksignaal ontvangen, is er hier geen sprake vaneen tijdvertraging tussen de aparte fases. De toestand van de lei-dingen J en K bepaalt steeds welke tuimelschakeling bij een klok-impuls omschakelt.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 91-57-51-49-41-27-23-32, 53-37-36-7, 4-52, 3-38, 5-8-35-44-45, 6-21-30-43-54-58, 19-33-47-48, 46-1, 2-50, 28-39-40,22-25-26-31-34-42-63, 24-29

46

39 Een vierdeler

Hier zijn twee twee- delers achter elkaar geschakeld. LED1 en LED2tonen na elkaar vier toestanden. Steeds na vier klokimpulsen begintalles van voren.

De beide LEDs tonen een tweecijferig binair getal tussen 00 (=0) en11 (=3). Binaire getallen worden ook in computers gebruikt. Met 8LEDs zou je al getallen tot 255 kunnen weergeven, en met 16 LEDszou je tot 65535 kunnen tellen.

Met een kleine verandering kun je de ingangstoestand van de tellereveneens zichtbaar maken: maak de verbinding 47-30 los en verbindveer 47 met veer 21. Nu knippert LED2 niet meer dubbel zo snel alsLED1, maar vier keer zo snel. Je ziet, dat de teller daadwerkelijkmaximaal vier toestanden kent, want er zijn vier klokpulsen nodig, omLED1 eenmaal aan- en weer uit te schakelen.

Toestand LED1 LED2 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 91-57-51-49-41-33-32-27-24-23, 53-37-36-7, 5-8-35-44-45, 6-21-43-54-58, 19-30-47-48, 46-1, 2-50, 52-4, 3-38, 28-39-40,22-25-26-31-34-42-63

47

40 Een octaaf- generator

Deze schakeling produceert naar keuze drie tonen, die elk precieseen octaaf schelen. De schakeling bestaat uit een a- stabieletuimelschakeling en twee deler- flipflops. Elke deler halveert defrequentie, verlaagt dus de toonhoogte met een octaaf.

De schakeling is net als de vorige tegelijk een teller, die steeds weervan nul tot drie telt. Vier trillingen op de ingang geven één trilling opde uitgang. Daarom is de frequentie aan de uitgang viermaal lager.

Bedradinglijst:

62-92, 61-64, 93-91-57-41-33-32-27-24-23, 4-73, 74-94, 7-59-37-36,5-8-35-44-45, 19-30, 6-21-39-40-43-58-60, 57-63-42-34-31-26-25-22-47-48, 3-DRAAD NAAR 38 OF 20 OF 29

48

Monteren van de onderdelen

Jouw bouwdoos is al kant en klaar gemonteerd, zodat je alleen nogmaar de draden hoeft in te bouwen. In dit hoofdstuk laten we je zien,hoe alle onderdelen er in gemonteerd zijn. Dat kan je helpen om debouwdoos beter te snappen. En als er eens een onderdeel los gaat,kun je het er heel simpel weer inbouwen.

Inbouw van de contactveren

Contactveren bieden een eenvoudige mogelijkheid elektrischeverbindingen zonder solderen te maken. Er zijn 94 contactveren en94 steekplaatsen met nummers op het schakelpaneel.

De veren worden met het dunnere einde in een aansluitgat gestokenen er zo diep ingedrukt dat ze er in klikken. Opdat een veer ookwerkelijk goed vast ingebouwd is, gebruik je een potlood om ze in hetgat te drukken. Dan kun je de veer er met het potlood makkelijkindraaien. Ongeveer tweederde van de veerlengte moet nog bovenhet schakelpaneel uitkijken.

Inbouwen van de weerstanden

Neem de weerstand met 470Ω (kleuren: geel, violet, bruin en goud) en buig dedraden zo, dat ze door die kleine gaten bij de veren 1 en 2 passen waar 470 bijstaat. Elke weerstand moet er zo ver ingedrukt worden, dat hij op hetschakelpaneel ligt.

Draai het schakelpaneel om en verbind de aansluitingen met de contactveren 1 en2. Let er op, dat de draden geen andere aansluitingen aanraken.Bouw de andere weerstanden er op dezelfde manier in. De volgende tabel laat deaansluitingen zien.

Weerstand Kleuren Aansluitingen470Ω geel, violet, bruin, goud 1 en 21 kΩ bruin, zwart, rood, goud 3 en 41 kΩ bruin, zwart, rood, goud 5 en 6 1 kΩ bruin, zwart, rood, goud 7 en 810 kΩ bruin, zwart, oranje, goud 9 en 1047 kΩ geel, violet, oranje, goud 11 en 12100 kΩ bruin, zwart, geel, goud 13 en 14220 kΩ rood, rood, geel, goud 15 en 162 MΩ rood, zwart, groen, goud 17 en 18

49


Inbouwen van de LED's

De bouwdoos bevat een rodeen een groene LED. Bij het in-bouwen van de LED's moet jeprecies letten op de juiste poling.De minaansluiting (kathode) isbij nieuwe LED's korter dan de plus-aansluiting (anode). Op de plasticbehuizing bevindt zich een afge-vlakte rand aan de kathodekant.

Verbind de groene LED met de veren 50 (kathode, afgevlakte kant)en 49 (anode). Bouw dan de rode LED in dezelfde richting bij deveren 52 en 51 in.

Inbouw van de condensatoren

Plaats de keramische condensator met 0,1 µF (opdruk 104) in depassende gaten. Draai het paneel om en steek de aansluitdraden inde veren 59 en 60.

Plaats op dezelfde manier de andere keramische condensator en debeide elektrolyt- condensatoren. Bij de elektrolyt- condensatorenmoet je op de poling (plus en min) letten. De kortere aansluiting is bijnieuwe condensatoren de minaansluiting. Aan deze kant zie je eenwitte streep op de behuizing.

De volgende tabel toont de aansluitingen van alle condensatoren.

Condensator Type Aansluitingen0,1 µF Keramisch, 104 59 en 600,001 µF Keramisch, 102 57 en 584,7 µF Elektrolyt 55 (+) en 56 (-)220 µF Elektrolyt 53 (+) en 54 (-)

Inbouw van de transistors

Elke transistor heeft drie aansluitingen. Ze moeten precies in de goede gaten vanje schakelpaneel gestoken worden. Houd de transistor vast met de platte kantnaar je toe. De linker aansluiting is de Emitter (E), de middelste de Collector (C) ende rechter aansluiting is de basis (B).

Let op! Een transistor kan niet functioneren, als je de aansluitingen ervanverwisselt! Let er op, dat elke aansluiting precies op de juiste veer aangeslotenwordt. Bovendien mogen de beide transistors niet verwisseld worden.

50


De NPN- transistor is van het type C945, de PNP- transistor van hettype S855. Houd de NPN- transistor zo, dat de vlakke kant naar deaansluitveer 74 wijst. Steek de aansluitingen in de gaten tussen deveren 73, 74 en 75. Draai het schakelpaneel om en verbind deemitter met veer 75, de collector met veer 74 en de basisaansluitingmet veer 73. Plaats de PNP- transistor bij de veren 76, 77 en 78. Deemitter wordt verbonden met veer 77, de collector met veer 78 en debasisaansluiting met veer 76.

Als er eens een transistor kapot gaat, kun je bij Conrad ElectronicNederland (of bij een andere elektronicazaak) een nieuwe kopen. Alsje deze transistors niet in de elektronicazaak of bij Conrad kuntkopen, kun je ook de types BC 548C (NPN- transistor) en BC 558 C(PNP- transistor) gebruiken. Deze transistors hebben een andereaansluitvolgorde, hierbij ligt de basis in het midden. De Emitter ligtrechts als je van voren tegen de platte, bedrukte kant kijkt, deCollector links. Hier moet je bij het inbouwen op letten.

Inbouw van de fotoweerstand

Steek de draden van de fotoweerstand in de gaten bij de veren 79 en 80, draai hetschakelpaneel om en verbind ze met de veren. Je hoeft hier niet op de poling teletten, omdat de LDR in elke inbouwrichting functioneert.

Inbouw van de microfoon

Verbind de microfoon met de veren 81 en 82. De minaansluiting is de aansluiting,die geleidend met de behuizing is verbonden.

51


Inbouw van de toetsschakelaar

De toets bestaat uit twee delen. Het onderste contactplaatje wordtonder het schakelpaneel omgebogen en via een draad met de veer84 verbonden. Het verende gedeelte moet met een schroef bevestigdworden. De aansluitdraad ervan wordt met veer 83 verbonden.

Inbouw van de potmeter

De potmeter heeft drie aansluitingen, die van draden zijn voorzien.Steek de draden door de gaten en verbind ze met de veren 85, 86 en87 zoals je dat in de tekening ziet.

Inbouw van het zeven- segments- display

Het zeven- segments- display is samen met de benodigde weerstanden op eenkleine printplaat gemonteerd. In totaal acht aansluitingen moeten met de veren 67tot 72 verbonden worden, zoals te zien is op de tekening.

52


Inbouw van het batterijvak

Het batterijvak bestaat uit twee helften voor elk twee batterijen. Zeworden met in totaal vier schroeven en moeren bevestigd. Elke kantheeft een rode draad voor de plusaansluiting en een zwarte draadvoor de minaansluiting. Verbind de aansluitingen met de veren 61 t/m64, zoals afgebeeld in de tekening.

Inbouw van de schuifschakelaar

Je bouwdoos heeft twee schuifschakelaars, die met 2-mm- schroeven aan devoorste frontplaat bevestigd moeten worden. De omschakelaar bevat drieaansluitdraden, die je moet verbinden met de veren 88, 89 en 90. Dehoofdschakelaar heeft maar twee aansluitdraden en moet met de veren 91 en 92verbonden worden.

53


Inbouw van de IC's

De beide IC's in de bouwdoos zijn gemonteerd op kleine printplatenmet aansluitdraden. De draden moeten precies met de juiste verenverbonden worden.

Bouw de dubbele RS- flipflop 4027 in aan de linkerkant. De kleineinkeping in de behuizing wijst naar boven. Verbind in totaal 16aansluitdraden met de veren 19 t/m 34 zoals afgebeeld in detekening.

Bouw de viervoudige NAND- poortschakeling 40HC00 in aan derechterkant. De kleine inkeping in de behuizing wijst naar onderen.Verbind de 14 aansluitdraden met de veren 35 t/m 48 zoalsafgebeeld in de tekening.

54


Inbouw van de luidspreker

De luidspreker wordt met drie houdklemmen en schroeven bevestigdaan de frontplaat. De beide aansluitdraden moeten verbondenworden met de veren 93 en 94.

Waarheidstabellen

Hier voor iedereen, die zijn tabellen wil controleren, de resultaten:

7Ingang A(omschakelaar)

Ingang B(toets)

Uitgang XLED1

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

8Ingang A(toets)


Uitgang XLED1

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

9Ingang A(toets)


Uitgang XLED1

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

10Ingang A(omschakelaar)

Ingang B(toets)

Uitgang XLED1

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

55

14Ingang A(toets)


Uitgang XLED1

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

15Ingang A(toets)


Uitgang XLED1

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

16Ingang A(toets)


Uitgang XLED1

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

1e druk, Frankh-Kosmos Verlags-GmbH & Co., Stuttgart / 2003Dit document, inclusief alle onderdelen ervan, valt onder het auteursrecht. Elkebewerking buiten de nauwe grenzen van het auteursrecht is zonder toestemmingvan de uitgeverij niet toegestaan en strafbaar. Dit geldt in het bijzonder voorvermenigvuldiging, vertalingen, micro-film's en het invoeren en verwerken inelektronische systemen. Wij geven geen garantie dat alle informatie in dit documentvrij is van octrooirecht.© 2003 Frankh-Kosmos Verlags-GmbH & Co., Stuttgart

Tekst: Burkhard Kainka

Experimenteerdozen

Spannende experimenten uit chemie en natuurkunde

Solar-Spacevanaf 8 jaar, geïllustreerde handleiding (16 pagina’s)

Met twee ruimteachtige modellen lukt de instap in de wereld van dezonnetechniek. Spacestation en Spaceship, twee modellen van kunststof,aangedreven met een zonnecel en zonnemotor maken het mogelijk! Naar keuzedraait het zonnestation bij instraling van zonlicht, of het ruimteschip draait zijnrondjes. De modellen worden met de bij de bouwdoos inbegrepen water-aftrekplaatjes gestyled of met apart aan te schaffen kunststof- modelverf naareigen ideeën beschilderd – of allebei!

Hocus Pocusvanaf 10 jaar, Geïllustreerde handleiding (32 pagina’s)

Kunnen toveren – wie zou dat niet willen? In deze toverdoos bevinden zichongewone nieuwe trucs zoals flessengeesten oproepen, water in “wijn”veranderen, of voorwerpen alleen verplaatsen door er naar te kijken. Bovendienleer je terloops erbij veel interessante verschijnselen uit de chemie en natuurkundekennen en begrijpen. Alles wat je daarvoor nodig hebt zit in dezeexperimenteerdoos – behalve het publiek, dat zich verbaast over de magischekrachten van de tovenaar.

Opmaak en grafiek: rayle designstudioProjectleiding: Gerhard Gasser

Veiligheidsaanwijzingen - produktinfo.conrad.com · van een foto kunt weergeven. Digitale...

Documents

Transcript of Veiligheidsaanwijzingen - produktinfo.conrad.com · van een foto kunt weergeven. Digitale...