Dokatermostaat veilig met laagspanning
Een van de meest kritische punten bij het afdrukken van foto's is wellicht de temperatuurbeheersing van de baden, waarbij men natuurlijk in eerste instantie aan de papier-ontwikkelaar moet denken. Dit bad is wel het meest temperatuurgevoelig. Een te lage temperatuur heeft allesbehalve briljante afdrukken tot gevolg. Vooral bij de tegenwoordig toegepaste PE-papieren wordt aangeraden om de ontwikkelaar op minimaal 20°C (of zelfs enkele graden hoger) te houden. De hier beschreven schakeling zorgt er voor dat de temperatuur van het ontwikkelbad konstant blijft.
Uitgaande van het feit dat de temperatuur in een doka niet lager zal zijn dan zo'n 16°C, hoeft er niet al te veel energie in de ontwikkelschaal gestopt te worden. Dat biedt de mogelijkheid om gebruik te maken van een verwarmingselement dat met een lagere spanning dan die van het lichtnet uit kan komen. Zo'n laagspanningselement is niet alleen veiliger, maar ook makkelijk zelf te fabriceren uit een stuk weerstandsdraad.
De schakeling
In figuur 1 is het schema van de termostaat afgebeeld. Het bestaat uit twee delen. De bovenste helft vormt een nul-doorgangsschakelaar (+ voeding), terwijl het onderste gedeelte (Al) een temperatuurvoeler met schmitt-trigger voorstelt. Als temperatuurvoeler is een NTC (een weerstand met een negatieve temperatuurskoëfficiënt) toegepast. Deze goedkope opnemer is voor dit doel uitstekend geschikt, daar het niet-lineaire verloop van de weerstand t.o.v. de temperatuur toch niet hinderlijk is.
Figuur 1. Het schema van de (veilige!) dokatermostaat. De bovenste helft is de nuldoorgangsschakelaar, beneden in het schema zien we de temperatuurvoeler met schmitt-trigger.
De spanning over de NTC bedraagt bij 20°C ongeveer 0,5 V. Op de loper van P1 kan een spanning ingesteld worden die overeenkomt met de spanning over de NTC bij een gewenste temperatuur. Wordt de door de NTC gemeten temperatuur nu lager dan de gewenste, dan wordt de spanning erover groter dan die op de loper van P1 en wordt de uitgang van Al laag. De drempels van Al kan men beinvloeden door R13. Zonder R13 is maar een zeer kleine temperatuurverandering nodig om Al te laten omklappen. Neemt men echter voor R13 een weerstand van bijvoorbeeld 5M6, dan zal een temperatuurverandering van ca. 1°C nodig zijn om de uitgang van nivo te laten veranderen. Hoe kleiner R13, des te groter is de hysteresis.
Het laag worden van de uitgang van Al heeft tot gevolg dat de G-uitgang van de flipflop bij de eerstvolgende positieve flank op zijn clock-ingang "1" wordt. Het signaal dat op de clock-ingang van deze flipflop staat, is een blokspanning die steeds van nivo verandert op de nuldoorgangen van de trafospanning.
A2 is namelijk geschakeld als komparator die zijn sinusvormig ingangssignaal (50 Hz) omzet in een blokspanning. In figuur 2 zijn de verschillende signalen getekend. Daar de blokspanning het clock-signaal vormt voor de flipflop, verandert de uitgang alleen van nivo tijdens de positief gaande nuldoorgang van de trafospanning. Daarmee is de eigenlijke nuldoorgangsschakelaar gerealiseerd.
Figuur 2. Deze figuur laat de spanningen op verschillende punten in de nuldoorgangsschakelaar zien.
A3 vormt een buffer tussen flipflop FF en triac Tri1. De CMOS-flipflop kan namelijk niet voldoende stroom leveren om de triac open te sturen. LED D3 geeft aan wanneer de verwarming aan is. Om vals licht in de doka te voorkomen, kan hiervoor het beste een rood type genomen worden.
De bouw
| R1* | 270 Ω/1 W |
| R2 | 560 k |
| R3 | 56 k |
| R4,R5,R8 | 2k2 |
| R6,R12 | 5k6 |
| R7 | 1 k |
| R9 | 10 k |
| R10 | 150 k |
| R11 | 3k9 |
| R13* | 5M6 |
| NTC | 500 Ω |
| P1 | 10 k (meerslagen) |
| C1 | 100 µ/40 V |
| C2 | 1 µ/126 V tantaal |
| C3 | 270 p |
| C4 | 330 n |
| D1 | 1N4001 |
| D2 | 10 V/1 W zener |
| D3 | LED (rood) |
| Tri1 | TIC 206 |
| IC1 | 324 |
| IC2 | 4013 |
| Tr1 | 15...25 V/2 A trafo |
| S1 | dubbelpolige netschakelaar |
| F1 | 250 mA traag |
| RL* | weerstandsdraad |
| Zekeringhouder | |
| Koellichaam voor triac "zie tekst" | |
| EPS 82069 | |
Het opbouwen van de schakeling zelf zal weinig problemen opleveren. Zoals uit figuur 3 blijkt, is er een printje voor ontworpen. lets meer werk vergt het vervaardigen van het verwarmingselement uit weerstandsdraad. Deze draad kan zowel onder als in de schaal gemonteerd worden. In de praktijk bleek dat de draad in de bak beter voldeed vanwege de betere warmte-overdracht.
Figuur 3. Koper-layout en komponentenopstelling van de termostaat-print.
De draad kan men als volgt monteren (zie ook figuur 4). Om te beginnen wordt met behulp van een kleine soldeerbout heel voorzichtig de draad op enkele plaatsen in de kunststoffen bak vastgesmolten (de draad gewoon even in de bak drukken met de warme punt van de soldeerbout). Wanneer de draad zo door de hele bak is vastgelegd, worden aan de uiteinden twee dikkere, geisoleerde draden gesoldeerd die via twee gaatjes in de rand van de bak naar buiten worden gevoerd. Aan deze draden wordt een 3 mm telefoonplug gemonteerd die aan de buitenkant onder de rand van de bak gemonteerd wordt. Vervolgens wordt de draad geheel met twee-komponentenkit vastgemaakt, waarbij men erop moet letten dat deze overal goed in de kit komt te zitten. Dit om kontakt tussen de vloeistof en de draad te voorkomen (anders zou n.l. elektrolyse kunnen optreden vanwege het basische karakter van de ontwikkelaar). Verder wordt met de komponentenkit ook de achterkant van de plug en de naden waterdicht gemaakt. Eventueel kan de kit in twee lagen worden aangebracht, om er zeker van te zijn dat alles goed is afgeschermd. Er is voor tweekomponentenkit gekozen, omdat deze (volgens de bijsluiter) tegen zuren en basen bestand is. Op de tafel waar de schalen normaal staan, kan men nu een kontrasteker leggen die via tweelingsnoer met de print verbonden is.
Figuur 4. In deze tekening kan men zien hoe de weerstandsdraad, die als verwarmingselement dienst doet, in de schaal gemonteerd kan worden. In de linker bovenhoek van de bak is een klein stukje rand uitgezaagd om de aansluitplug vrij te maken.
Het verwarmingselement moet op de trafo afgestemd zijn. De weerstand van het element en de trafospanning zijn namelijk samen verantwoordelijk voor de warmte die afgegeven wordt. Verder spelen nog de afmetingen van de schaal mee. Hoe groter de schaal, hoe meer vloeistof warm gehouden moet worden, hoe meer energie we nodig hebben!
In de praktijk bleken de volgende waarden goed te voldoen: In een bak van 18 × 24 cm (½ l vloeistof) 1 m weerstandsdraad van 10 Ω/m bij een trafospanning van 15 V. Een 30 × 40 cm bak (1 à 1½ l vloeistof) werd goed op temperatuur gehouden met 2 m draad van 5 Ω/m en een trafospanning van 20 V. Hieruit blijkt dat men het beste een trafo kan nemen met verschillende aftakkingen.
Ook de NTC kan van een laag komponentenkit voorzien worden. Bovendien wordt aan de aansluitdraden een haakje gemonteerd, waardoor hij gemakkelijk in de vloeistof gehangen kan worden. In figuur 5 is een en ander verduidelijkt aan de hand van een tekening.
Nog iets waar men op moet letten: weerstand R1 moet ook aan de trafospanning aangepast worden. Er moet gelden:
Figuur 5. Wanneer de NTC wordt voorzien van een laag twee-komponentenkit, kan hij zonder gevaar in de vloeistof worden gehangen.
De praktijk
Voor het gebruik moet de schakeling natuurlijk goed afgeregeld worden. Daartoe wordt de NTC in water gelegd dat de gewenste temperatuur heeft en wordt P1 zo gedraaid dat de spanning op de loper minimaal is. Vervolgens wordt P1 zover terug gedraaid tot het LED'je net uitgaat. Mooi, dat was dan de hele afregeling.
Het is natuurlijk mogelijk dat men buiten de ontwikkelaar toch ook nog de fixeer op temperatuur wil houden. Dat kan. Daartoe worden gewoon beide bakken voorzien van een verwarmingselement. De trafo moet natuurlijk wel de stroom kunnen leveren. Bovendien moet de koeling van de triac voldoende zijn (maar dat is al het geval wanneer de op de print getekende koelplaat aangebracht is). De maximale stroom door de triac is 3 A. De bakken moeten wel even groot en met een gelijke hoeveelheid vloeistof gevuld zijn. De NTC wordt in de ontwikkelbak gehangen. Indien de fixeer vooraf eerst op temperatuur gebracht is, zal deze vrij aardig op temperatuur blijven. Betere resultaten verkrijgt men uiteraard met een dokatermostaat per bak.
Als laatste nog dit. Om te voorkomen dat de vloeistof plaatselijk bij de draad warmer wordt dan in de rest van de bak, is het aan te bevelen tijdens het ontwikkelen de bak zijwaarts te bewegen zodat de vloeistof dwars over de draad beweegt. Bij het ontwikkelen van PE-papieren is het trouwens toch aanbevelenswaardig tijdens de korte ontwikkeltijd kontinu te bewegen. Dit komt de brillance van de foto ten goede.