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TTL-Quarzuhr mit Wochentagsanzeige

Beschreibung

Als ich kürzlich meine IC-Vorräte katalogisiert habe, stellte ich fest, dass da noch so einige alte TTL-ICs herumflogen. Weil man derart alte Technik ja heutzutage kaum noch gebrauchen kann, musste ein Projekt her, um wenigstens ein paar dieser ICs verbauen zu können, damit sie nicht weiter Platz in meinen Bauteileschränken belegen. Eine "einfache" Quarzuhr bot sich als gutes Projekt dafür geradezu an, zumal alle nötigen ICs vorhanden waren und ich (bis auf die Anzeigentreiber) keine CMOS-ICs verbauen musste.

Funktion

Die Schaltung des Quarzoszillators stammt aus dem hervorragenden Buch "Das große Schaltkreis-Bastelbuch" von Hagen Jakubaksch (Militärverlag der DDR). Leider funktionierte die Variante für niederfrequente Quarze mit einem normalen 32768 Hz-Uhrenquarz überhaupt nicht, so dass ich einen großen 1,8432 MHz-Quarz verwenden musste, der natürlich entsprechend mehr Teiler-ICs benötigt, um auf einen 1 Hz-Takt zu kommen. Mit Ach und Krach und der Verwendung der beiden übrigen 7400-AND-Gatter als zusätzliches Teiler-Flipflop (die Schaltung dafür stammt ebenfalls aus genanntem Buch) hat es dann aber letztendlich unter Verwendung sämtlicher vorhanderer Zähler-ICs doch noch geklappt. Mit dem Trimmkondensator wird der Oszillator feinjustiert, wenn Sie keinen Frequenzzähler haben, können Sie ihn auch "nach Gefühl" einstellen und dann nach und nach ändern, wenn die Uhr zu schnell oder zu langsam läuft. Der Takt wird zunächst mit einem Schmitt-Trigger-Inverter zu einem brauchbaren Digitalsingnal geformt, anschließend zweimal durch 16 und zweimal durch 15 und zuletzt noch fünfmal durch 2 geteilt, wobei 4 der 2er-Teiler die übrigen Einzelflipflops der 7493-Zähler in den Zehnerstellen sowie der Wochentagsanzeige sind, von welchen für ihre eigentliche Aufgabe ausschließlich der Zählerteil mit 3 Teilerstufen verwendet wird (da weder die Sekunden- Stunden- und Sekunden-Zehnerstellen noch der Wochentag Werte über 7 benötigen). Das Zurücksetzen der Zähler-ICs (was nur für beide Zählerstufen gleichzeitig möglich ist) wirkt sich auch nicht störend auf die Vorteilerkette aus, da diese sowieso gerade (zumindest im relevanten Teil aus 7493 und 7400-Flipflop) auf "alles 0" gesprungen ist, wenn die Sekundenanzeige weitergezählt wird und dadurch ein (oder mehrere) Reset(s) auftreten können. Wenn Sie diese Uhr mit einem 2,097152 MHz-Quarz (der auch bei Reichelt lieferbar ist) aufbauen möchten, können Sie dazu die beiden Teiler durch 15 durch Teiler durch 16 ersetzen (siehe Hinweis im Schaltplan).

Weiter geht es mit der Zählerkette für die eigentliche Uhr, die aus 7490 (BCD-Zähler) für die Einerstellen und den bereits erwähnten 7493 (Binärzähler) für Zehnerstellen und Wochentag besteht. Praktischerweise haben diese ICs bereits ein AND-Gatter am Reset-Eingang eingebaut, so dass keine externen Gatter für das Zurücksetzen bei 60 Sekunden/Minuten bzw. 24 Stunden benötigt werden. Das Eingangssignal der Einerstellen und des Wochentagszählers wird vorher durch ein XOR-Gatter geführt, wo das Signal zum Stellen der jeweiligen Anzeigen dazukommt. Aufgrund des XOR-Gatters ist das Stellen immer möglich, unabhängig vom Ausgang der vorhergehenden Zählerstufe (je nach Signal am Ausgang wird beim Drücken oder beim Loslassen des Stelltasters gestellt). Die Stelltaster selbst werden mit einer Kombination aus Widerständen und einem Kondensator, deren Ausgangssignale mit je einen Transistor und einem Schmitt-Trigger-Inverter digitalisiert werden, entprellt. Prellt der Taster trotzdem noch, kann man einen größeren Kondensator versuchen.

Die Ausgänge der Zähler für die Uhrzeit führen direkt auf Anzeigedekoder (74HC4543), die an den Ausgängen genug Strom für die Anzeigen liefern können und sich außerdem am PH-Eingang auf Anzeigen mit gemeinsamer Anode oder Kathode einstellen lassen, so dass ich verschiedene Anzeigen für Stunden/Minuten und Sekunden verwenden konnte (eine VQE23-Doppelanzeige für die Sekunden und VQB28 für den Rest, diese Anzeigen stammen ebenfalls aus der DDR). Die Wochentagsanzeige ist etwas anders als der Rest aufgebaut, da der Wochentag nicht als Ziffer auf einer Siebensegmentanzeige, sondern mit 7 einzelnen LEDs angezeigt werden soll. Ein 7442 BCD-zu-Dezimal-Dekoder steuert die einzelnen LEDs an kann mit dem achten Ausgang (Ausgang 7, da bei 0 zu zählen angefangen wird) auch gleich den Resetimpuls für den Wochentagszähler geben, für den sonst ein zusätzliches AND-Gatter notwendig gewesen wäre (Reset, wenn B und C und D am 7493 High). Da die Ausgänge des 7442 jedoch invertiert sind, wurde der letzte Schmitt-Trigger-Inverter verwendet, um das Reset-Signal nochmals zu invertieren.

• Schaltplan (Stromversorgung der ICs und Netzteil mit 7805 nicht eingezeichnet)
• Schaltplan (Druckversion)

Fotos