Zeitschaltuhr
Beschreibung
Da ich mit dem Funktionsumfang und vor allem der Anzahl Schaltprogramme von kommerziellen digitalen Zeitschaltuhren nicht zufrieden war, habe ich mit den Resten einer kaputten Zeitschaltuhr eine eigene Zeitschaltuhr entwickelt, die flexibler programmierbar ist und mehr Schaltprogramme speichern kann. Außerdem werden programmierte Schaltzeiten auch bei Stromausfall erhalten, so dass nur die Uhrzeit neu gestellt werden muss. Die Bedienung ist dabei so weit wie möglich an die von käuflichen Zeitschaltuhren angelehnt.
Aufbau
Den 230V-Teil habe ich von der bestehenden Zeitschaltuhr übernommen und musste mir so wenig Gedanken über einen sicheren Aufbau machen. Die Zeitschaltuhr hatte bereits ein Kondensatornetzteil für ca. 24V eingebaut, so dass ich keinen klobigen Trafo in dem kleinen Gehäuse unterbringen musste. Allerdings beschränkt das Kondensatornetzteil die maximale Stromaufnahme der Timer-Elektronik auf wenige Milliampere, so dass ich mich für einen ATTiny24 entschieden habe, der mit einem 32kHz-Quarz läuft und deshalb sehr wenig Strom verbraucht. Bei Bedarf kann die Schaltung auch um einen Gold-Cap oder Akku erweitert werden, damit bei einem Stromausfall die Uhrzeit erhalten bleibt. Da jedoch der Akku alte in der Zeitschaltuhr nicht mehr funktioniert hat und außerdem mit 1.2V etwas zu wenig Spannung für den AVR hatte, habe ich ihn bei meinem Aufbau weggelassen.
Wenn Sie das Kondensatornetzteil selber nachbauen möchten, verwenden Sie unbedingt einen "X2"-Kondensator (steht nirgends "X2" auf dem Gehäuse des Kondensators, ist er auch nicht geeignet)! Außerdem darf das Relais nicht zu viel Strom verbrauchen, bei mir sind es ca. 20 mA, wobei die Spannung auf ca. 20 V absinkt. Außerdem sollten Sie statt der beiden NPN-Transistoren einen PNP-Transistor verwenden (der 4,7 kΩ-Widerstand muss dann in die negative Leitung zur Schaltung eingesetzt werden, die 2V-Z-Diode und der 150 kΩ-Pulldown sowie der Pullup an der Basis des C945 entfallen), da sonst beim Einstecken der Zeitschaltuhr das Relais einmal kurz Anzieht, bevor das Programm im AVR losläuft und den Ausgang auf High setzt. Auch bei getrennter Verbindung zum AVR würde bei meiner Schaltung die Last dauerhaft eingeschaltet. Software-Änderungen sind für die Verwendung eines PNP-Transistors nicht notwendig.
Beim Einbau in das Gehäuse ist zu beachten, dass alle Teile der Schaltung spannungsführend sind, da durch das Kondensatornetzteil keine galvanische Trennung zum Netz besteht. Ich habe deshalb Taster mit besonders langen Knöpfen verwendet, die nur ein wenig aus dem Gehäuse herausragen, damit die Netzspannung möglichst weit von der Frontplatte entfernt ist. Das Display ist vollflächig mit der Frontplatte (aus einer alten orangen CD-Hülle geschnitten) mit Sekundenkleber verklebt, wodurch leider der Kontrast ziemlich leidet, Heißkleber an den Rändern wäre eine bessere Idee gewesen.
Das LCD habe ich bei Pollin gekauft (Bestell-Nr. 120 622), es sollte jedoch mit jedem HD44780-kompatiblen mit 2x8 Zeichen funktionieren, sofern der Controller auch bei 3 V noch läuft. Besonders alte Exemplare funktionieren oft nur mit 5 V. Die Kondensatoren am Quarz sollten so ausprobiert werden, dass er mit genau 32768 Hz läuft, damit später die Uhr möglichst genau geht. Wenn genug Platz vorhanden ist, kann auch einer der Kondensatoren durch einen Trimmer ersetzt und mit einem Frequenzzähler genau eingestellt werden kann (dazu CKOUT-Fuse setzen und an PD2 messen, die Schaltung dabei mit einer externen 24V-Stromquelle betrieben).
Bedienung
Uhrzeit/Wochentag
Nach dem Einschalten zeigt das Display anstelle der Uhrzeit zunächst nur "TIME?" an, da noch keine Uhrzeit eingestellt ist. Durch gleichzeitiges Drücken von "Time" und "Min", "Hour" oder "Day" können nun die Uhrzeit und der Wochentag eingestellt werden. In jedem Falle sollte die Winterzeit eingestellt werden, während der Sommerzeit kann anschließend durch gleichzeitiges Drücken von "Min" und "Hour" ("Time" nicht gedrückt) auf Sommerzeit umgeschaltet werden. Am Ende der Sommerzeit kann genauso wieder zur Winterzeit zurückgeschaltet werden.
Zeitschaltuhr-Programme
Durch drücken der Taste "Prog" gelangt man zu den Programmen der Zeitschaltuhr. Durch wiederholtes Drücken von "Prog" kann ein bestimmtes Programm ausgewählt werden. Insgesamt können 16 Ein- und 16 Ausschaltprogramme gespeichert werden. Schalten ein Programm zur gleichen Zeit aus zu der ein anderes Programm einschaltet, "gewinnt" das Programm mit der höheren Nummer (dabei gilt A = 10, B = 11, usw.). Im Programm-Modus wird in der unteren Displayzeile zuerst die Programmnummer (0-9, A-F) und danach eine eingeschaltete oder ausgeschaltete Glühlampe (für Einschalt- bzw. Ausschaltprogramme) angezeigt. Darauf folgt die Uhrzeit, zu der das Programm schaltet, sie kann mit den Tasten "Min" und "Hour" verstellt werden. Oben sind die Wochentage von Montag bis Sonntag aufgelistet, wobei das Programm nur an unterstrichenen Tagen aktiv wird. Mit einem kurzen Druck auf die Taste "Day" kann ein Tag gewählt werden, mit einem langen Druck schaltet man die Unterstreichung ein oder aus. Das "a" an letzter Stelle steht für "all", drückt man die Taster "Day" lange, während der Cursor auf dieser Stelle steht, werden alle Tage unterstrichen oder, wenn bereits alle Tage unterstrichen sind, alle Tage abgewählt (Programm inaktiv). Ist kein Wochentag ausgewählt, wird anstelle der Schaltzeit "--:--" angezeigt um deutlich zu machen, dass das Programm nicht aktiv ist. Sobald wieder mindestens ein Tag ausgewählt wird erscheint auch die eingestellte Schaltzeit wieder.
Durch Drücken der Taste "Time" kann der Programm-Modus wieder verlassen werden, es wird nun wieder die aktuelle Uhrzeit und der aktuelle Wochentag angezeigt.
Manuell schalten
Durch Betätigen der Taste "On/Off" kann die Last jederzeit manuell ein- und ausgeschaltet werden. Die Zeitschaltuhr bleibt weiterhin aktiv.
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