Elektorscoop 6
Na een onderbreking van enkele maanden worden nu de eerste drie van de zes printen van de Elektorskoop besproken, te weten de beide voedingen en de z.g. basisprint. Ook de kast, die essentieel is voor een solide opbouw en voor een groot deel het gemak bepaalt, waarmee later met de skoop gewerkt kan worden, krijgt de nodige aandacht.
Zoals uit de foto's blijkt, is het ontwerp van de Elektorskoop ver doorgewerkt in die zin, dat er alle moeite is gedaan om te voorkomen dat er fouten en vergissingen gemaakt worden bij het nabouwen. Dit is een gevolg van de ontwerpfilosofie, dat een ervaren amateur zonder onoverkomelijke problemen de Elektorskoop moet kunnen nabouwen. Men dient te bedenken, dat dit ontwerp - hoewel voor een oscilloskoop nog zeer bescheiden van opzet - toch al tamelijk gekompliceerd is, waardoor de kans op onregelmatigheden meer dan evenredig toeneemt vergeleken met eenvoudigere bouwontwerpen.
Ondanks de op zich vereenvoudigde bouw, zullen er genoeg interessante problemen overblijven. Op de eerste plaats het verzamelen van alle onderdelen. Om hierbij zoveel mogelijk te helpen, worden speciale of moeilijk te verkrijgen onderdelen apart besproken, zodat het mogelijk is verantwoord vervangende tipen te kiezen.
Bij het bouwen zelf is de kans op vergissingen klein, daar staat echter tegenover dat door de grote hoeveelheid komponenten er mogelijk problemen zullen optreden die opgespoord en verholpen zullen moeten worden.
Het bovenstaande is niet geschreven om het bouwen van Elektorskoop onaantrekkelijk te doen schijnen; een ding moet echter in alle realiteit worden gesteld: onervaren amateurs kunnen beter niet aan de Elektorskoop beginnen, want men kan niet verwachten, dat alles van een leien dakje zal gaan.
In de nu volgende beschrijving wordt allereerst aandacht besteed aan de speciale onderdelen, daarna komen de printen aan de beurt. Omdat er enkele afwijkingen zijn ten opzichte van de eerder gepubliceerde schema's, worden alle schema's nogmaals herhaald met ingebrachte korrekties. Dit houdt tevens in, dat de nummering van de onderdelen in bepaalde schema's gewijzigd kan zijn.
De kast
De kast voor de Elektorskoop zal binnenkort verkrijgbaar zijn in de elektronikahandel, net zoals dat het geval is met o.a. de behuizing van de MOS-klok en de PLL-tuner. Natuurlijk is het ook mogelijk aan de hand van de foto's zelf een kast te konstrueren.
De opbouw van de kast is iets anders dan tot nu toe gebruikelijk was. Dit komt omdat er van een nieuw verbindingsprofiel gebruik is gemaakt. De kast bestaat nu in feite uit zijwanden die met behulp van de verbindingsprofielen met elkaar zijn verbonden.
Het verbindingsprofiel heeft aan alle zijden sleuven, waarin een moertje kan glijden. Hierdoor kunnen op simpele wijze de voor- en achterkant en de boven- en onderzijde worden bevestigd. Ook het vastzetten van de printen levert nu geen problemen meer op. De achterwand bestaat uit een geperforeerde plaat om een goede koeling te waarborgen.
Op foto 1 is een gedeelte van de kast voor de 13 cm buis te zien. Het voorpaneel bestaat uit 4 paneeltjes, in het meest linkse gedeelte komt de beeldbuis, terwijl de drie panelen ernaast uitneembaar blijven en ieder een print bevatten (met resp. de zaagtandgenerator, ingangsversterker 1 en ingangsversterker 2).
Foto 1. De (nog ongeboorde en 'opdrukloze') kast voor de 13 cm uitvoering van de elektorskoop. De 4 panelen zijn boven en onder met schroefjes vastgezet. In het witte plastic rooster v.orden later de printen geschoven.
De verbinding tussen deze printen en de rest van de Elektorskoop wordt met behulp van 31-polige konnektors tot stand gebracht.
Het rooster uit plastic zorgt hierbij voor de geleiding van de print. Het paneel kan desgewenst geborgd worden met twee boutjes die vastgeschroefd worden in de sleuven van het verbindingsprofiel. De kast die te zijner tijd in de handel verkrijgbaar zal zijn, is - in tegenstelling tot het proefmodel op de foto - al voorzien van alle gaten en heeft bovendien een opdruk voor alle funkties. Een iets nadere bestudering van de foto's 1 en 2 maakt duidelijk dat het hier om twee verschillende kasten gaat; de kast op foto 1 is geschikt voor de 13 cm buis en is daarom veel groter.
Foto 2. De geheel gemonteerde 7 cm uitvoering. Voor de duidelijkheid is de rechterzij-wand en een verbindingsprofiel weggehaald. Onder de beeldbuis is de hoogspanningsprint zichtbaar. De bedrading wordt m.b.v. 'flat cable' gemaakt, vergissingen zijn uitgesloten omdat de aansluitpunten steeds dezelfde volgorde hebben.
Om deze kast niet te hoog te maken, zijn de bedieningsorganen voor de beeldbuis niet onder het scherm, maar boven de 3 uitneembare panelen geplaatst. Dit heeft als bijkomend voordeel, dat de ruimte voor de hoogspanningsprint wat groter is. Aangezien het er naar uitziet, dat kondensatoren voor 2000 volt nauwelijks verkrijgbaar zijn, zullen er steeds twee van 1000 volt in serie geplaatst moeten worden, en wat ekstra ruimte is dus welkom.
Op deze mogelijkheid zal in een volgende aflevering nog worden teruggekomen. Zoals uit foto 2 blijkt, is de bedrading van de Elektorskoop zo eenvoudig mogelijk gemaakt door het toepassen van een verbindingsprint tussen de konnektors. Vanuit deze print lopen slechts enkele 'flat cables' naar de andere printen. Hierbij kunnen echter nauwelijks fouten worden gemaakt, omdat de volgorde van de aansluitpunten op de printen hetzelfde is; de verbindingsdraden hoeven elkaar dus nooit te kruisen. De print met de laagspanningsvoeding zit direkt achter de verbindingsprint en wordt met 6 korte draden aangesloten.
Foto 3. Links het tot nu toe gebruikte profiel, rechts het nieuwe profiel. In de sleuven kunnen moertjes of b.v. het plastic rooster worden geschoven.
Foto 4. Hier is bij wijze van voorbeeld een van de frontpaneeltjes met een boutje in het profiel vastgeschroefd. De moertjes zijn voorzien van een plastic houdertje, zodat ze enigszins klemmen in de sleuven.
De draaischakelaars
Voor de ingangsverzwakkers en de zaagtandgenerator worden speciale printschakelaars van het merk Seuffer toegepast (foto 5). Deze schakelaar heeft 2 moederkontakten en 12 standen. Omdat iedere kamer maksimaal 6 kontakten heeft, zijn er in totaal 4 kamers nodig.
Foto 5. De Seuffer schakelaar die in de Elektorskoop wordt gebruikt. Links enkel losse kamers, die naar believen in de open ruimte tussen de zijverbinders kunnen worden geplaatst.
De schakelaar is (indien nodig) eenvoudig uit elkaar te halen door de as met een tangetje naar achter te schuiven. De kamers klemmen dan alleen nog maar in de getande zijverbinders. Door de kamers even omhoog te trekken komen ze los en is het mogelijk ze langs de zijverbinders naar voren of naar achter te schuiven.
De schakelvolgorde van de gebruikte schakelaars is in figuur 1 gegeven. Omdat deze schakelaars voor het eerst worden gebruikt, zullen ze in de aanloopfaze nog niet direkt overal verkrijgbaar zijn. Dit probleem bestaat overigens ook ten aanzien van de transformator en de beeldbuis met de afscherming. Ook dit zijn immers geen gangbare artikelen.
Figuur 1. Onderaanzicht van de gebruikte schakelaar. De nummers komen overeen met de stand van de schakelaar. In stand 1 (schakelaaras helemaal linksom gedraaid) is er een verbinding tussen de twee aansluitpunten links en rechts van het cijfer 1.
De tumblers
Het aanbod aan tumblers is de laatste jaren vrij groot. Vanwege de eenvoudige bevestiging en omdat het bij een tumbler altijd in een oogopslag duidelijk is in welke stand hij staat, zijn er een aantal in de Elektorskoop gebruikt. De normale, enkelpolige tumblers met twee standen zullen nauwelijks problemen opleveren.
Bij de aankoop van de tumblers met drie standen moet er echter op worden gelet, dat de schakelvolgorde overeenkomstig is met de volgorde in figuur 2. Er zijn n.l. ook tipen in de handel, die in de middenstand helemaal geen doorverbinding maken.
Figuur 2. Schakelvolgorde van de tumblers die in de Elektorskoop worden gebruikt. De figuur is het aanzicht op de pennen; de bijbehorende stand van het knuppeltje is aangegeven.
Van een dubbelpolige tumbler met drie standen wordt door middel van een doorverbinding een enkelpolige schakelaar met drie standen gemaakt (figuur 3).
Figuur 3. Door middel van een draadbrug wordt een enkelpolige schakelaar met drie standen gemaakt.
De konnektors
Voor de verbindingen tussen de uitschuifbare panelen met de zaagtandgenerator of een ingangsversterker worden 31-polige konnektors volgens DIN-norm 41617 gebruikt (foto 6). Deze konnektors zijn in twee uitvoeringen verkrijgbaar: met een steek (afstand tussen de pennen) van 0,1 inch (2,54 mm) of 2,5 mm. De print is ontworpen voor een steek van 2,5 mm. De afwijkingen zijn echter zo klein, dat ook konnektors met 0,1 inch steek op de print passen. Bij de koop van het basisdeel (het vrouwtje) moet er op worden gelet dat dit deel soldeerpennen heeft die direkt kunnen worden vastgesoldeerd aan de print.
Foto 6. De 31-polige konnektors. Het basisdeel is uitgevoerd met dunne pennetjes, die direkt op de print kunnen worden gesoldeerd. Deze konnektors worden door diverse firma's gemaakt.
Verder zijn er nog twee onderdelen die problemen kunnen opleveren, n.l. de gelijkrichtdiodes en de H.S: kortdensatoren. Zoals uit de onderdelenlijst blijkt, moeten de gelijkrichtdioden D2 en D3 hoogspanningstipen zijn. Voor de kondensatoren C1 t/m C3 moeten, als de hoogspanning van 2000 volt wordt gekozen, ook 2000 volt tipen worden genomen.
De basisprint
De basisprint (zichtbaar op foto 2) vervangt een groot deel van de bedrading, waardoor het bouwen eenvoudiger is geworden en vergissingen nagenoeg uitgesloten zijn. De print (figuur 4) is gemakkelijk te bedraden; er komen hoofdzakelijk vertikale draden op voor. Verder zijn er langs de randen aansluitpunten voor de verbindingen die met 'flat cables' of direkte draadbruggen (naar de voedingsprint) worden gemaakt.
Figuur 4, 5. De print en de komponentenopstelling van de basisprint. Er kunnen dankzij deze print nauwelijks fouten worden gemaakt bij de bedrading. Vanwege de hoge kosten is er afgezien van een dubbelzijdige print, en worden de verbindingen met draadbruggen gemaakt.
Op de basisprint zijn drie basisdelen van de konnektor gesoldeerd, waarin later (van links naar rechts) de zaagtandprint, de voorversterker voor kanaal 1 en de voorversterker van kanaal 2 worden gestoken.
De basisprint wordt m.b.v. enkele af-standbusjes en op maat gemaakte boutjes aan de verbindingsprofielen bevestigd. De lengte van de afstandbusjes is ongeveer 5 mm, dit kan van model tot model iets verschillen. De busjes moeten in ieder geval zo lang zijn, dat de inschuifbare print met de voorkant aansluit met de rest van het frontpaneel. Een soortgelijke redenering geldt ook voor de plaats van de basisprint; de print moet heen en weer worden geschoven totdat de konnektors op een lijn liggen en goed passen.
Op foto 7 is de bedrading van de basisprint duidelijk te zien. Terwille van de duidelijkheid zijn hier de voedingslijnen met geisoleerd draad uitgevoerd; dit is echter niet noodzakelijk. De aansluit-punten aan de onderzijde (behalve de 5 linkse) worden direkt met de voedingsprint verbonden.
Foto 7. De basisprint. Deze print vervangt het grootste deel van de bedrading. De overblijvende aansluitpunten worden met 'flat cable' doorverbonden.
De overgebleven 5 aansluitingen aan de onderkant gaan alle via een stukje 'flat cable' naar de print met de hoogspanningsvoeding en het beeldbuisgedeelte. De 8 aansluitingen daarboven worden verbonden met de print waarop de eindversterkers voor de horizontale en de vertikale afbuiging zitten.
Helemaal linksboven zijn dan nog een 18-tal aansluitingen over die naar de tumblers op het frontpaneel gaan.
De konnektors kunnen met behulp van een boutje en een moertje worden vastgezet op de print. De kontakten worden dan mechanisch minder zwaar belast.
De voedingsprint
Op de voedingsprint zitten alle komponenten die nodig zijn om de +5 volt, de ±15 volt en de +150 volt voedingsspanningen te stabiliseren.
Omdat er ten opzichte van de gepubliceerde schema's kleine verschillen voorkomen is in figuur 8 het nieuwe schema afgedrukt. Voor een uitgebreide beschrijving van de schakelingen wordt verwezen naar Elektuur maart 1975.
Figuur 8. Het schema van de voeding wordt hier nog eens afgedrukt in iets gewijzigde vorm. Een uitvoerige beschrijving is te vinden in het maartnummer.
De 5 volt voeding is ongewijzigd gebleven. Volgens de specifikaties van de fabriek is het aan te raden voor C12 en C13 tantaalelko's te gebruiken i.v.m. de stabiliteitsproblemen die zich kunnen voordoen indien er kondensatoren worden gebruikt die bij hoge frekwenties slecht ontkoppelen. Voor de L129 kan ook de 7805 worden gebruikt die (gelukkig) dezelfde aansluitingen heeft. Bij de ±15 volt voeding is de transformatorspanning iets verhoogd, waardoor de afvlakcapaciteiten wat kleiner konden worden. Verder zijn C3 en C4 vergroot tot 10 µF omdat er een kleine oscillatie optrad als snelle serietransistoren zoals de BD-tipen werden gebruikt.
Voor de 3501 kan zowel de uitvoering met een rond (TO) huisje als de DIL-uitvoering worden gebruikt.
De beide serietransistoren moeten gekoeld worden, hierbij moet men er op letten dat de transistoren geïsoleerd worden van de gemeenschappelijke koelplaat die het beste via het boutje door T2 aan massa gelegd kan worden. De koelplaat die op de foto te zien is, past precies onder de voedingstransformator die boven de voedingsprint tegen de rechterzijwand van de kast wordt gemonteerd. De koelplaten kunnen om deze reden niet willekeurig groot gemaakt worden.
De stabilisatieschakeling voor de 150 volt tenslotte is ongewijzigd gebleven. C17 mag ook kleiner worden gekozen (tot 0,1 µF). Voor de 723 kan alleen de uitvoering met een DIL-huisje worden gebruikt, omdat de uitvoering met het TO-huisje geen uitgang heeft die overeenkomt met pin 9.
R9/10 is de spanningbepalend weerstand, indien de uitgangsspanning van de schakeling te hoog is, kan R10 worden verkleind. Op de print is deze weerstand als een serieschakeling van twee weerstanden uitgevoerd, waardoor het aanpassen van de weerstandswaarde eenvoudig is. In de schema's staan enkele meetwaarden die met een universeelmeter van 17 kΩ/V zijn gemeten. Alle spanningen mogen ±10% afwijken.
De voedingsprint wordt aan de achterzijde met 2 boutjes in het verbindingsprofiel vastgezet. Aan de voorzijde wordt de bevestiging gevormd door een zestal draadbruggen met de basisprint. Er blijven dan nog maar 7 aansluitpunten over die met de transformator worden verbonden.
Via de basisprint worden alle voedingsspanningen doorverbonden.
Figuur 6, 7. De print en de komponentenopstelling van de laagspanningsvoeding. Ook de L129 is van een koelplaat voorzien. De gaten die gebruikt worden als IC1 een TO-huis heeft, zijn ekstra aangegeven. Voor B1 en B2 kunnen ook 8 dioden worden gebruikt die minstens 0,5 A verdragen.
| R1,R2 | 82 Ω |
| R3,R4 | 2,7 Ω |
| R5,R7,R8 | 3k9 |
| R6 | 1 kΩ |
| R9 | 150 kΩ |
| R10 | 18 kΩ |
| R11 | 10 Ω |
| C1,C2 | 470 µF/25 V |
| C3,C4,C13 | 10 µF/6,3 V tantaal |
| C5,C6 | 22 nF |
| C7,C10,C12 | 10 µF/16 V tantaal |
| C8,C9 | 1 µF |
| C11 | 470 µF/16V |
| C14,C17 | 100 nF, 250 V |
| C15 | 470 pF |
| C16 | 16 µF/200 V |
| C18 | 47 µF/200 V |
| D1 | 33 ... 39V zever 1 Watt |
| D2,D3,D4,D5 | 1N4004 |
| B1,B2 | B40C500 |
| T1 | BD136, BC430 |
| T2 | BD135, BC429 |
| T3 | BD232, BF458 |
| IC1 | 3501 TO huis of DIL |
| IC2 | L129, 7805 |
| IC3 | 723 uitsluitend DIL |
| koelplaat | voor IC2,T1,T2,T3 |
| koelster | voor IC1 |
| Voedingstransformator | sekundaire spanningen: 6,3 V 0,35 A met 2 KV isolatie 10 V 0,3 A 18-0-18 V 0,3 A 150 V 0,1 A 700 V 15 mA |
Foto 8. De voedingsprint. Voor de drie serie- transistors is hier een gemeenschappelijke koelplaat (aluminium hoekprofiel) gebruikt. De transistoren zijn geïsoleerd met behulp van een nieuwe warmte-geleidende plastic folie.
De hoogspanningsprint
Op de hoogspanningsprint komen, behalve de hoogspanningsvoeding, nog 2 andere schakelingen voor, ni. de donkersturing en het beeldbuisgedeelte (figuur 9). De hoogspanningsvoeding heeft een kleine wijziging ondergaan. Hoewel het er aanvankelijk op leek, dat een 'gewone' 1N4007 ook de hoge spanning van 2000 volt wel aankon, bleken deze dioden na enige tijd toch de geest te geven. Daarom wordt nu de BY187 gebruikt, een diode met een doorslagspanning van 10.000 volt (ook in de 1000 V uitvoering!). Tipen met een gegarandeerde sperspanning van 2000 volt zijn natuurlijk ook geschikt.
Figuur 9. Het schema van de hoogspanningsprint. In de voeding en de donkersturing zijn enkele wijzigingen aangebracht ten opzichte van het oude schema. De spanningen zijn hoogohmig gemeten.
Omdat deze dioden slechts kleine stromen (enkele milliampères) kunnen verdragen is er een weerstand van 10 k mee in serie geplaatst, teneinde de inschakel-stroom te beperken.
Het beeldbuisgedeelte is onveranderd gebleven. De potmeters worden direkt op de print gesoldeerd, zodat alleen assen door het frontpaneel heen steken. De print zelf wordt met 4 boutjes aan de profielen vastgeschroefd.
De ruimte op de print voor de kondensatoren is ekstra groot gekozen, waardoor zowel de kondensatoren voor 1000 als voor 2000 volt op de print passen. Een waarschuwing is hier nog op zijn plaats: Bedenk dat een spanning van 1000 volt of 2000 volt dodelijk kan zijn.
Hetzelfde geldt overigens voor de +150 volt.
Op deze hoogspanningsprint zit eveneens de donkersturing. Het ingangscircuit hiervan is vereenvoudigd; er is nu nog maar een ingang (Daarentegen is de besturing van de skoop weer iets gekompliceerder geworden.). Tevens is de nummering van de onderdelen herzien. Omdat de ruimte voor deze print, die onder de beeldbuis is gemonteerd, niet al te groot is, zijn grote onderdelen zoals de kondensatoren, aan de randen van de print geplaatst. Om deze reden moeten ook de potentiometers zo laag mogelijk worden gemonteerd; een en ander is afhankelijk van de grootte van de af-schermcilinder van de beeldbuis. Potentiometer P4 (intensiteit) kan worden gekombineerd met de aan/uitschakelaar. Omdat met instelpotmeter P3 de maksimale helderheid van te voren zo is ingesteld dat inbranden niet mogelijk is, brengt deze manier van inschakelen geen risiko's met zich mee. Het is immers niet ondenkbaar dat direkt na het inschakelen deze potmeter helemaal rechtsom op de maksimale helderheid wordt gedraaid, waardoor zonder helderheidsbegrenzing het scherm beschadigd zou kunnen worden.
De drie buitenste aansluitpunten - zowel links als rechts - worden op de 'ouderwetse' manier met de voet van de beeldbuis resp. de 700 volt wikkeling van de trafo verbonden. De middelste 5 punten gaan met een 'flat cable' naar de overeenkomstige punten op de basisprint.
Figuur 10, 11. De print en de komponentenopstelling van het hoogspanningsgedeelte. De potmeters moeten zo worden gemonteerd, dat de assen recht door het frontpaneel steken, dat later wordt aangebracht.
Figuur 11a. De komponentenopsteling van de 1000 V versie. C5, R9 en D3 vervallen hierbij.
| R1 | 47 kΩ |
| R2 | 100 kΩ |
| R3,R4,R5 | 1M5 |
| R6 | 470 kΩ |
| R7 | 1M5 of 470kΩ |
| R8,R9 | 10 kΩ |
| R10,R11 | 3k9 |
| R12 | 1k8 |
| R13 | 5k6 |
| R14 | 1 kΩ |
| R15,R16 | 47 Ω |
| P1 | 100kΩ lin |
| P2 | 1 MΩ lin |
| P3 | 220 kΩ instel |
| P4 | 220 kΩ lin evt. met netschakelaar |
| Cl,C2,C3 | 100 nF 1000 of 2000 V |
| C4,C5 | 100 nF 1000 V |
| C6 | 10 pF |
| C7 | 220 pF |
| C8,C9 | 220 nF |
| T1 | BC547B |
| T2 | BC557B |
| D1 | 1N4148, 1N914 |
| D2,D3 | BY187, BY209 of ekw. met doorslagspanning > 2000 V |
| D4,D5 | AA119 of andere germanium-diode |
Foto 9. De hoogspanningsprint waarop ook het beeldbuisgedeelte en de donkersturing zit. De hier gefotografeerde uitvoering is opgebouwd in de 1000 V versie.