De elektrische installatie van ieder huis in Nederland begint met een hoofdzekering, gevolgd door een elektriciteitsmeter. Deze zekering en meter zijn eigendom van de elektriciteitsleverancier. Op de meter is een groepenkast aangesloten, van waaruit het huis groepsgewijs van elektriciteit wordt voorzien. Het wijzigen of uitbreiden van de groepen is niet al te moeilijk, maar er zijn wat regels die gevolgd moeten worden.

Vanaf de groepenkast
Boven de elektriciteitsmeter bevindt zich de groepenkast. Iedere groep kan maximaal 16A leveren. In principe heeft iedere ruimte in huis een groep. Er zijn echter uitzonderingen. Ruimten die aan elkaar grenzen mogen samen op een groep en sommige zware verbruikers (oven, boiler, wasdroger) moeten een eigen groep. Het uitbreiden van de groepenkast (plaatsen van een extra groep bijvoorbeeld) mag door iemand die 'terzake kundig is', het plaatsen van een geheel nieuwe groepenkast is werk voor een erkend installateur.

Normaaldozen, centraaldozen en aarding

Vroeger maakte men gebruik van een normaaldozensysteem: elektrische leidingen werden over de muren heen, meestal in het zicht, doorgelust. Voor iedere uitbreiding werd een verbindingsdoosje in een bestaande leiding opgenomen. Dit systeem wordt niet meer toegepast en is vervangen door een centraaldozensysteem, waarbij in het midden van een ruimte in de vloer of het plafond een grote doos is ingebouwd, vanuit waar alle aansluitpunten zijn bedraad. Sinds 1997 is het verplicht om iedere nieuwe wandcontactdoos te voorzien van randaarde. Verbindingen in de elektrische installatie worden gemaakt met installatiedraad met een massieve koperen kern van 2,5mm² (1,5mm² voor draden die tussen een schakelaar en een lichtpunt lopen).

Aansluitpunten
Vanuit de groepenkast lopen installatiebuizen. In elk van deze buizen zitten de drie draden van precies één groep: groen/geel, blauw en bruin. De buizen lopen naar de centraaldoos in de ruimte waar deze groep voor is bedoeld. Vanuit de centraaldoos loopt een installatiebuis naar iedere wandcontactdoos, schakelaar of lichtpunt. Hieronder de kleuren draden voor ieder aansluitpunt:

• Wandcontactdoos: groen/geel, bruin, blauw
• Enkelvoudige schakelaar: bruin, zwart
• Wisselschakelaar: bruin, zwart, zwart
• Lichtpunt: blauw, zwart

In de centraaldoos worden de juiste verbindingen gemaakt middels geveerde contactblokjes zodat wandcontactdozen van stroom worden voorzien en lichtpunten (al dan niet met een hotelschakeling) kunnen worden geschakeld.

Kleuren, functies en diameters
Er worden vier kleuren installatiedraad gebruikt: geel/groen, bruin, blauw en zwart. Iedere kleur heeft zijn eigen functie:

• Geel/groen: dit is de aardingsdraad die is verbonden met een aardpin in de meterkast. De aardpin is een koperen staaf die enkele meters in de grond is geslagen en op dit manier verbinding maakt met de aarde. De aardingsdraad wordt gebruikt om elektrocutie tegen te gaan. Vroeger werd de aardingsdraad verbonden met de (koperen) waterleiding maar omdat tegenwoordig veel kunststof waterleidingen worden gebruikt, is meestal een aardpin in de meterkast nodig. In sommige installaties is de aardedraad als een zilverkleurige draad in het zicht gemonteerd. In oudere installaties is een aardingsdraad grijs.
• Bruin: dit is de fasedraad, in schema's aangeduid met L, die de elektrische stroom aanvoert. Als een elektrische installatie goed is aangelegd dan is de fasedraad de enige draad die onder spanning staat. In oudere installaties is een fasedraad groen.
• Blauw: dit is de nuldraad, aangeduid met N, die de elektrische stroom weer afvoert. In oudere installaties is een nuldraad rood.
• Zwart: dit is een schakeldraad bedoeld voor een lichtpunt. Een zwarte draad wordt met een schakelaar met een bruine draad verbonden en vormt zo een geschakelde verbinding met een fasedraad.

In een huisinstallatie worden twee draaddiameters toegepast: 1,5mm² en 2,5mm². De draden geel/groen, bruin en blauw hebben een diameter van 2,5mm², de zwarte draad heeft een diameter van 1,5mm². Het aantal draden in een buis is niet onbeperkt. In een buis mogen alleen draden van één groep. Verder hangt het maximaal aantal toegestane draden af van de diameter van de buis, de aard van de buis en de diameter van de draad:

• vaste buis 16mm: 3 x 2,5mm² + 2 x 1,5mm² of 2 x 2,5mm² + 3 x 1,5mm²
• flexibele buis 16mm: 3 x 2,5mm² + 1 x 1,5mm² of 2 x 2,5mm² + 2 x 1,5mm²

De maximale stroom die per groep gevoerd kan worden is 16A. De totale stroom die een elektrische installatie voor alle groepen gelijktijdig kan leveren is tenminste 25A, begrensd door de hoofdzekering. Welke stroom maximaal door een verbruikstoestel kan worden afgenomen hangt af van de contactstop ('stekker') en het gebruikte aansluitsnoer: soepele snoeren met een aangegoten randaardestekker zijn voor maximaal 6A gespecificeerd, gebaseerd op de preventie van al te grote warmteontwikkeling in het snoer en tussen wandcontactdoos en contactstop.

Verdere informatie:

• NEN 1010 op Wikipedia

In de zomer komen er binnenshuis veel fruitvliegen voor. Fruitvliegen zijn kleine, zwarte vliegjes die zich in grote getale ophouden rond de vuilnisemmer, de fruitmand, de koelkast en de afzuigkap. Ze zijn enkele millimeters groot, vliegen niet heel snel en planten zich als een ware plaag voort, mits de omstandigheden daarvoor gunstig zijn. Omdat de vliegjes zo klein zijn nemen zij met weinig genoegen, hetgeen het wegnemen van de oorzaak extra lastig maakt. Er is echter een werkend stappenplan om van het grootste deel van de fruitvliegen verlost te worden.

Fruitvliegjes planten zich uitsluitend voort in zacht, rottend fruit, ook in dat hele kleine stukje dat onderin de fruitmand of koelkast is achtergebleven. Ze leven vervolgens op datzelfde fruit, maar ook op koffiepads, snijbloemen, nog niet afgewassen wijnglazen en diverse soorten schimmels. Ze worden sterk aangetrokken door zuren: meer door azijn dan door wijn. Doordat ze klein zijn kunnen ze op de oppervlakte van vloeistoffen landen en weer opstijgen. Ze zijn echter niet waterbestendig: door de oppervlaktespanning van de vloeistof te verminderen verdrinken ze.

Fruitvliegen ga je daarom met de volgende stappen effectief te lijf:

• Neem zo goed mogelijk de oorzaak van de vermeerdering van fruitvliegen weg: verpak fruit in plastic zakken en leg het in de koelkast, zorg ervoor dat rijp fruit zo snel mogelijk wordt geconsumeerd en zorg ervoor dat er geen fruitrestjes, hoe klein dan ook, achterblijven in de fruitmand.
• Stel vast waar de vliegjes zich in grote concentratie ophouden (bij het openen van de vuilnisemmer, de koelkast of de voorraadkast), neem de stofzuiger en zuig de fruitvliegjes op daar waar er veel tegelijk voorkomen. De fruitvliegjes vliegen zo langzaam dat ze met de stofzuiger eenvoudig uit de lucht te plukken zijn.
• Plaats een schaaltje met water, azijn en een drup afwasmiddel. Door de azijn worden de fruitvliegjes aangetrokken, het afwasmiddel zorgt voor het breken van de oppervlaktespanning van het water. Het gevolg is dat de fruitvliegjes door het oppervlakte heenzakken en verdrinken, in plaats er over heen te lopen en weer weg te vliegen.
• Herhaal de voorgaande stappen wekelijks.

• Drosophila melanogaster op Wikipedia
• Punaise op water

We gebruiken steeds meer batterijen en veel daarvan zijn oplaadbaar. Zorgvuldig omgaan met oplaadbare batterijen scheelt niet alleen in de portemonnee; het milieu is u ook dankbaar als u de levensduur van een oplaadbare batterij weet te verlengen.

Oplaadbare batterijen noemen we accu's en die zijn er in een aantal chemische samenstellingen: lood, nikkel-cadmium (NiCd), nikkel-metaalhydryde (NiMH), lithium-ion (Li-ion) en Natrium-zwavel (NaS). Veel moderne lifestyle-apparaten zoals mobiele telefoons, draagbare muziekspelers, iPads en laptops maken gebruik van Li-ion-accu's.

Een Li-ion-accu kan veel meer lading per kilogram én per kubieke centimeter bevatten dan een NiCd of NiMH-accu: 140 Wh/kg voor een Li-ion-accu tegen 60 Wh/kg voor een NiMH-accu. Een ander voordeel van de Li-ionaccu is de geringe zelfontlading: een Li-ion-accu kan prima een jaar ongebruikt op de plank liggen en na dat jaar nog een groot deel van zijn oorspronkelijke lading bevatten. Ook het opladen van een Li-ion-accu kan snel: onder de juiste omstandigheden binnen een half uur. Een Li-ion-accu heeft hiernaast geen enkele vorm van geheugeneffect en kan dan ook prima opgeladen worden als hij nog niet helemaal leeg is, of juist helemaal leeggemaakt worden voordat hij opnieuw wordt opgeladen.

Een Li-ion-accu heeft ook nadelen: door de hoge energiedichtheid is er explosiegevaar als de accu wordt beschadigd en de capaciteit neemt door chemisch verval 15% per jaar af. Een Li-ion accu met een oorspronkelijke capaciteit van 42,5 Wh zoals deze van een iPad 3, heeft na 3 jaar een restcapaciteit van 26 Wh. Als de accu oorspronkelijk 10 uur meeging, dan zal dat na 3 jaar nog maar 6 uur zijn. Hiernaast is het aantal keren dat een Li-ion-accu kan worden opladen en ontladen beperkt tot ongeveer 3000 keer.

Het chemisch verval heeft in de praktijk de grootste invloed op de levensduur van een Li-ion-accu. Er zijn een aantal factoren die dit verval beïnvloeden:

• Temperatuur
• Stimulatie van het chemische proces
• Laad- en ontlaadproces

Bij een hoge temperatuur neemt het chemisch verval toe. Als een Li-ion-accu continue bij 30 graden wordt gebruikt, is de afname van de capaciteit 25% per jaar, in plaats van 15%. Bij weinig gebruik neemt het chemisch verval snel toe en de restcapaciteit af. En ook langdurig helemaal leeg of helemaal vol opslaan van de accu is niet gunstig voor de restcapaciteit.

Kortom:

• Een Li-ion-accu moet regelmatig gebruikt worden
• Hoge temperaturen verminderen de levensduur

De manier waarop mobiele telefoons en bijvoorbeeld iPads worden gebruikt is goed voor de Li-ion-accu's: ze worden regelmatig gebruikt, met regelmaat opgeladen en zullen over het algemeen niet in al te hoge temperaturen belanden. In dit gebruiksmodel valt nog weinig extra levensduur te halen.

Laptops die veel thuis, op kantoor of juist heel onregelmatig worden gebruikt leveren meer problemen op. Door veelvuldig aan de lader te hangen wordt er weinig gebruik gemaakt van de accu, die vervolgens een versneld chemisch verval doormaakt. Door een aantal voorzieningen te treffen, kan de levensduur hier behoorlijk worden verlengd.

Tips voor een langere levensduur van Li-ion-accu's:

• De accu wekelijks half gebruiken en half opladen, bijvoorbeeld door een schakelklok te gebruiken in het geval van een laptop die altijd op een lader is aangesloten. Dit zorgt ervoor dat het chemisch proces in stand gehouden wordt
• Zorg voor een goede ventilatie tijdens het gebruik en het laden: gebruik altijd een tafel zonder (stoffen) tafelkleed. Dit maakt dat de temperatuur niet te hoog oploopt
• Vergeet niet om laptops die niet gebruikt worden toch wekelijks half te ontladen en weer wat bij te laden, voor ze weer opnieuw in de tas te stoppen

• Apple over het gebruik van Li-ion-accu's
• Lithium-ion battery on Wikipedia
• How to rebuild a Lithium-Ion battery pack

Bij het opruimen van wat elektronische onderdelen kwam ik een Geiger-Müller buisje tegen, het onderdeeltje dat wordt gebruikt als sensor voor een geigerteller. Met een geigerteller kan de intensiteit van ioniserende straling worden gemeten. Een geigerteller is meestal met een luidspreker (‘klik-klik-klik-klik..’) en een analoge wijzerplaat (‘aantal kliks per seconde’) uitgerust.

Ook al is het dan geen retromaand en is de knutselhoek op de vliering in de zomer véél te warm om te solderen, spannend is het wel. Zou het buisje het nog doen? En zou ik de onderdelen voor het vormen van een voldoende hoge spanning op voorraad hebben?

Ik herinner me dat Velleman in het verleden een bouwpakket van een geigerteller in de handel had, de K2645. In de bouwbeschrijving van weleer zit een schema, altijd handig. Tobias Wieler heeft in 1990 een prachtig verslag geschreven over de bouw van een geigerteller en elektuur heeft er nog een kort artikel aan gewijd. Bro Hogan heeft een prachtig ontwerp van geiger-müller buizen en een Arduino gemaakt.

Een andere manier om gammastraling op te pikken is tegenwoordig (de kennis hierover is er nog niet zo lang) met een eenvoudige fotodiode zoals de BPW34. Elektor heeft er onlangs over gepubliceerd en Dallas heeft er een toepassing voor ontwikkeld. Dit vraagt uiteraard om wat experimenten! Een leuk filmpje doet ook wonderen.

Retromaand 2009

December is retromaand, een legitieme maand om met veel gevoel voor melancholie terug te blikken op alles wat vroeger fijn was. Retro is cool, althans een maand per jaar. Retro slaat niet alleen op spullen, maar ook op hobbies en activiteiten: alles van vroeger is nu, deze maand, retromaand, weer even helemaal hot. Knutselen met een Revell bouwpakket? Het mag. Een schoenendoos met elektronica onderdelen sorteren? Daar is de decembermaand voor. Lego Technic? Voor de dag ermee! Oude foto’s inplakken! Ulgh, nou toe dan maar. En zo staat deze maand het volgende op het programma:

• Simon the Sorcerer
• Micro Professor
• Harry Potter klok
• Fotograferen van de Sinclair verzameling
• Zike repareren
• Amber
• Kijk, jaargangen 1980-1990
• Home Computers in-een-joystick
• Dia’s inscannen
• Eigen ontwerp Mobile Robot die ooit in de Elektuur zou komen oppoetsen

Het helpt dat ik het hele jaar al voorbereidingen voor retromaand heb getroffen. Niet zomaar vrije dagen opnemen! De elektronica werkbank inrichten!

Het boek Mobile Robots van Joseph Jones en Anita Flynn uit 1993 (het afgebeelde exemplaar is mijn eigen eerste druk) heeft een enorm effect gehad op de ontwikkeling van kleine programmeerbare robots. Jones en Flynn namen met hun boek de tijd om de lezer mee te nemen in de wereld van de mechanica, elektrotechniek, elektronica, chemie, sensoriek, gedragswetenschap en informatica op zo’n manier, dat iedere hobbyist na het lezen van het boek in staat was om zelf een eenvoudige, zelfstandig opererende robot te maken.

Zelf was ik eind 1993, begin 1994 ook fanatiek robotbouwer en ik weet daarom uit eerste hand hoeveel praktische uitdagingen je moet overwinnen voordat je je eerste op licht reagerende robot hebt geconstrueerd. Met veel plezier heb ik in die tijd dan ook gebruik gemaakt van de tientallen ideeën en vindingen van Jones en Flynn, waaronder de gemodificeerde servo als aandrijfmotor, de subsumption architecture en het gebruik van een microcontroller.

Anno 2009, ruim 15 jaar naar dato, zijn er veel bouwpakketten en doe-het-zelf ontwerpen op de markt, veel ervan nog steeds ontworpen op basis van het gedachtengoed uit Mobile Robots, dat overigens zelf weer veel geleend heeft van Fred Martin, Rodney Brooks en Valentino Breitenberg. En we hebben natuurlijk iRobot en Roomba aan deze mensen te danken.

Het valt me op hoeveel internetwinkels robot-gerelateerde onderdelen te koop aanbieden. Zo heb je onze Nederlandse vrienden van Antratek, de Parallax webwinkel, het Engelse Active Robots, Lynxmotion, Conrad doet mee, Trossen Robotics is top en ook bij Sparkfun kun je goed terecht. Ook noemenswaardig zijn de Robotshop, Qfix, Vex en Lego Mindstorms.

Mijn oude Trio CO-1303D oscilloscoop (ook bekend als de BK Precision 1405) ziet er nog prima uit maar heeft “extreem zuinige specificaties” en is daarom niet echt bruikbaar als meetinstrument (maar zónder oscilloscoop is foutzoeken haast niet te doen). Maar misschien zijn er wel andere toepassingen voor, ook al is retromaand nog lang niet in zicht.

Oscilloscoop klok
Een slimme combinatie van een snelle digitaal naar analoog-omzetter of R-2R netwerk, programmeerbare microcontroller, niftige software en een XY-ingang maakt het mogelijk om graphics op een oscilloscoopscherm te toveren, hetgeen dan bijvoorbeeld een mooie klok kan opleveren.

• Dutchtronix AVR Oscilloscope Clock
• Frank Techniek Oscilloscope Clock
• Arduino AVR Scope Clock Shield
• An oscilloscope CRT clock
• The Altoids Scope Clock
• PicOClock
• SE-CLOCK-OSC (met de Trio CO-1303D als voorbeeld)

Een leuk artikel vind je hier en Sparkfun verkoopt een set print-met-onderdelen.

Oscilloscoop game console
De kloktoepassingen hierboven laten zien dat het oscilloscoopscherm voor allerlei grafische doeleinden te gebruiken is. En dan kom je natuurlijk ook bij spelletjes terecht.

• Tennis for Two
• Pong
• Snake
• Classic Arcade Games

Andy Baio houdt wel van alternatieve oscilloscoop toepassingen.

Tijd om het defecte AKO schrikapparaat eens op de werkbank te leggen. Het deksel van de groene behuizing bevat de onderdelen, de bodem bevat een accu. De afdekking gaat eenvoudig met twee schroeven los. De printplaat in het deksel is voorzien van wat IC’s, drie transistoren, een transformator (trafo) en er er zit ook nog een forse trafo los van de printplaat in het deksel gemonteerd. Die lijkt me voor de hoogspanning: even voorzichtig loskoppelen.

De printplaat ruikt wat branderig. Er zit één zwartgeblakerd onderdeeltje op de printplaat met een bijschrift ‘T1′. Vast een transistor. De specificaties op het apparaat zeggen dit: stroomopname bij 9V = 7-26 mA. Even een voeding aansluiten. Bij 9 volt wil er tegen de 90 mA lopen, er zit dus ergens een sluiting. Eerst maar de transistor desolderen. Die ziet er - vooral aan de onderkant - behoorlijk gehavend uit. Zonder de transistor is de stroomopname een heel redelijke 9 mA. Even de aansluitingen van de transistor bekijken: één pen aan ‘+’, één loopt naar de secundaire kant van een trafootje die verder met ‘-’ verbonden is en één (de middenste pin) loopt naar een IC’tje met een verder onduidelijk opschrift. Met de oscilloscoop zie ik dat er een pulstrein van het IC afkomt, 0,25 vtt en gesuperponeerd op 0,35 V. De functie van de transistor lijkt me nu duidelijk: die stuurt de trafo aan. Even meten aan de trafo: 10 ohm, hier geen sluiting en gelijk een verklaring voor de eerder gemeten 90 mA: de transistor sloot de ‘+’ via de trafo van 10 ohm kort naar ‘-’. Ik gok erop dat de transistor een universeel type is, maar eens een BC547 proberen. Fout gedacht natuurlijk.

Met de ingesoldeerde BC547 komt er geen puls meer uit het IC’tje. Dat schiet niet op. Dan maar eens een BC557 proberen. Nu hoor ik een duidelijke ‘tik’, iedere keer als het transformatortje wordt aangestuurd. Ik schroef de boel weer inelkaar en verbind de grote transformator weer met de print. Nog een keer 9 volt aansluiten. Een tevredenstellende harde ‘tik’, een multimeter die op tilt gaat (die kan blijkbaar geen 6000 volt aan) en een LED die keurig iedere seconde groen oplicht. Tijd om de kast weer dicht te schroeven.

Heel bevredigend klusje van nog geen half uur en twee transistoren van iets meer dan 5 eurocent per stuk.

Elektronica is een groot avonturenbos waar je je als jongeling volledig in kunt storten. Niet alleen helpt het om je een bepaalde mate van theoretische kennis eigen te maken, ook zijn er een schier oneindig lijkend aantal technische vaardigheden aan te leren, waaronder solderen, printen ontwerpen en maken, onderdelen kennen en kiezen, een doel nastreven en vooral, het opbouwen van een elektronische schakeling aan de hand van een schema. Als je een jaar of vijftien bent dan maakt dat allemaal weinig uit en wordt de kortste weg naar een werkende schakeling gekozen. Of een vlammende hoop onderdelen. En zo kwam ik op de rommelzolder een geheimzinnige doos van een jaar of twintig oud tegen. Een blik aan de binnenkant leert twee dingen: het hart van de schakeling wordt gevormd door de SPO256-AL2 en de bedrading van de print is geheel opgebouwd met een enkele kleur montagedraad.

Het gebruik van montagedraad bij het opbouwen van een print vormt nog een hele uitdaging ('had ik deze verbinding nou al gehad of niet? Even kijken…') maar is wel verreweg de goedkoopste manier van werken. Ik kan me nú nog herinneren hoe dat ging: het schema op een stuk papier uitgetekend en iedere verbinding één voor één op de achterkant van de experimenteerprint aanbrengen en met een rood potlood afstrepen in het schema. Ik kan me echter niet meer herinneren of de schakeling het bij de eerste keer gelijk deed, maar ik kan me ook niet voorstellen dat ik heel veel heb hoeven corrigeren: die ruimte was er gewoon niet. De bedrading ziet er in elk geval niet uit alsof er heel veel mee gerommeld is; betrekkelijk weinig schroeiplekken. Ik vraag me af of ik het op deze manier nogmaals zou doen: de online printenbakkers lonken dan toch meer dan een avondje straf bedraden.