Een elektronische metronoom met maattik
Een metronoom wordt gebruikt om de maat aan te geven en dat kan in verschillende situaties nodig zijn, bij voorbeeld bij muziekstudie of wanneer men de seinkunst op een morsesleutel machtig probeert te worden. Een goede mechanische metronoom is niet goedkoop en heeft nog enkele andere nadelen. Hij moet zuiver horizontaal staan en u moet hem van tijd tot tijd opwinden. De elektronische metronoom die wij hieronder beschrijven heeft deze nadelen niet. Maar hij heeft nog een ander voordeel: de mogelijkheid maattikken te geven. Elke tweede, derde, vierde of volgende tik klinkt dan wat luider, wat overeenkomt met de tweekwarts-, driekwarts- en vierkwartsmaat.
Hoe werkt een elektronische metronoom? In nevenstaande afbeelding is het schema van de elektronische metronoom getekend. Het valt onmiddellijk op dat de schakeling twee vrijwel identieke gedeelten bevat, die allebei met een PNP- en een NPN-transistor zijn uitgerust. Bij deze manier van schakelen vormen de PNP- en de NPN-transistor een zogenaamde relaxatie-oscillator. De werking van zo'n oscillator is tamelijk ingewikkeld, maar het komt erop neer dat de oscillator aanvankelijk normaal wil oscilleren, maar hij doet dat zo onstuimig dat hij meteen dichtklapt. Hij blijft dichtgeklapt totdat de condensator tussen de collector van de PNPtransistor en de basis van de NPN-transistor die door dat onstuimige oscilleren tot een vrij hoge spanning opgeladen is, zich weer heeft ontladen via de weerstand van 100 kΩ en de potentiometer van 2,2 MΩ. Dan begint het proces opnieuw: de oscillator oscilleert zeer kortstondig en drukt zichzelf weer dicht. Het gevolg van dit alles is dat er telkens kortstondig een tamelijk grote collectorstroom door de PNPtransistor TR2 loopt, waarvan een deel door de weerstand van 120 Ω en een ander deel door de luidspreker loopt. Deze veroorzaakt een klik in de luidspreker.
Naarmate de condensator zich sneller ontlaadt, zullen de tikken elkaar sneller opvolgen. De tikfrequentie is dus het grootst als de loper van de potentiometer van 2,2 MΩ helemaal bovenaan staat.
De schakeling rechts is ook een relaxatie-oscillator, met ongeveer dezelfde opbouw. Het belangrijkste verschil is dat de basis van de NPN-transistor TR3 niet via een weerstand met de plus van de bovenste batterij verbonden is, maar via een diode, een potentiometer en schakelaar SW1 met de collector van TR2. Elke keer als de linker-oscillator hikt zal, als SW1 gesloten is, de condensator van 6,8 µF een beetje worden geladen. waardoor de spanning op de bovenste plaat en op de basis van TR3 een beetje stijgt. Hoeveel dat is, hangt af van de ingestelde waarde van de potentiometer van 220 Ω. Na twee, drie of meer hikjes van de linker-oscillator zal de condensator van 6.8 µF zover zijn geladen en de basis van TR3 zoveel in spanning zijn gestegen, dat deze transistor gaat geleiden en de schakeling begint te oscilleren. Er gebeurt nu hetzelfde als we bij de eerste oscillator hebben gezien: de relaxatie-oscillator drukt zichzelf dicht en het proces begint van voren af aan.
Ook van de collectorstroom van TR4 gaat een deel via diode D2 door de luidspreker. Als we aannemen dat we de potentiometer van 220Ω zo hebben ingesteld, dat de rechter-oscillator bij elke vierde tik mee-hikt, zal er bij elke vierde tik een grotere stroom door de luidspreker gaan en zal een luidere maattik klinken. We hebben dan een vierkwartsmaat.
De schakeling
De schakeling kan het beste worden gebouwd op een plaatje Montaprint of ander gebruiksklaar printmateriaal. Het geheel kan, met de luidspreker en de batterijen. in een doosje worden ondergebracht. Er zijn twee batterijen van 9 V gebruikt omdat de schakeling dan beter gedimensioneerd kan worden. Om de metronoom in en uit te schakelen is dan wel een dubbelpolige schakelaar nodig (SW2). Om te voorkomen dat de tikken na het uitschakelen reutelend wegsterven. is een dubbelpolige omschakelaar gebruikt, waarvan de onderste sectie (SW2b) bij het uitschakelen de basis van T1 flink negatief maakt. De bovenste sectie (SW2a) is als gewone aan-uitschakelaar gebruikt.
Er zijn tamelijk grote buffercondensatoren toegepast die voorkomen dat de batterijen periodiek grote stroomstoten moeten leveren. Daardoor is de stroom die de batterijen leveren tamelijk constant en, wat minstens zo belangrijk is, niet erg groot. Ze gaan dan ook zeer lang mee en het heeft dus weinig zin een netvoedingsapparaat te gebruiken. Dat zou trouwens een bijzonder voedingsapparaat moeten zijn, dat twee spanningen van 9 V kan leveren.
De in het schema aangegeven transistortypen moeten worden gebruikt. Bij toepassing van andere typen is het niet zeker dat de metronoom goed functioneert.
De luidspreker moet een impedantie van 8 Ω hebben. Type AD 4080/X4 verdient de voorkeur. Als u een kleinere luidspreker toepast, wordt de geluidssterkte minder.
Met de potentiometer van 2,2 MΩ wordt de tikfrequentie, dus de snelheid van de metronoom geregeld. Deze potentiometer is als regelweerstand geschakeld. De weerstand van 1 MS2 verbetert het regelbereik, zodat bij verdraaien van de potentiometer-knop de snelheid gelijkmatig groter of kleiner wordt.
De andere potentiometer, die een weerstandswaarde van 220 Ω heeft, is eveneens als regelweerstand gebruikt. Met deze regelaar kunt u de maattik instellen. Als de weerstand zo klein mogelijk is (knop helemaal naar links) zal elke tik een maattik zijn. Draait u de knop naar rechts dan zal op een bepaald moment elke tweede tik in een maattik veranderen, bij nog verder draaien elke derde tik en zo voort. Er is steeds een bepaald regelgebied waarbinnen een zekere maat (tweekwarts-, driekwarts-, vierkwartsmaat enz.) wordt verkregen. De potentiometer dient nu ongeveer in het midden van dat gebied te worden ingesteld omdat aan de kanten de kans bestaat dat de metronoom plotseling van de ene in de andere maatsoort overstapt.
De condensatoren die met een open (+) en een opgevulde plaat (-) zijn getekend zijn elektrolytische condensatoren. Let erop dat plus en min niet worden verwisseld. Hoewel het verleidelijk is ook voor de condensatoren van 2,2 µF en 6,8 µF, gezien de hoge waarde van de capaciteit, elektrolytische typen te nemen, moeten we hiertegen toch waarschuwen. De spanningen die over deze condensatoren optreden wisselen van polariteit en in die gevallen mogen geen elektrolytische condensatoren worden gebruikt. Het beste voor dit doel zijn gemetalliseerde polyester-condensatoren.