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Stromausfall-Logger

Beschreibung

Auch wenn es hier nur selten Stromausfälle gibt, so ist es trotzdem ärgerlich, wenn genau während eines Urlaubs der Strom für längere Zeit ausfällt und man dann beim Verzehr eines Produktes aus dem Gefrierschrank eine böse Überraschung erlebt. Deshalb habe ich diese Schaltung entworfen, die für jeden Stromausfall, der länger als einige 10 Millisekunden dauert, den Zeitpunkt des Beginns und die Länge sekundengenau speichert. Der Speicher reicht für 12 Stromausfälle, anschließend wird er beim ältesten Eintrag beginnend überschrieben.

Aufbau

Die Schaltung besteht aus mehreren Komponenten, die allerdings im entgültigen Aufbau nicht alle klar voneinander getrennt sind. Im Mittelpunkt der Schaltung steht natürlich der AVR, ein ATTiny2313, welcher ein alphanumerisches 2x16-LCD ansteuert. Der AVR wird mit einem extern erzeugten 32 KiHz-Takt (32768 Hz) betrieben, da er den direkten Anschluss eines 32 KiHz-Quarzes leider nicht unterstützt. Der Oszillator besteht aus einem Gatter aus einem 74HC00, welches sich jedoch für Quarzoszillatoren aufgrund des gepufferten Ausgangs nicht besonders gut eignet (deshalb der Tiefpass vor dem Takteingang des AVRs). Wenn Sie die Schaltung nachbauen, sollten Sie unbedingt den Oszillator einzeln testen und prüfen, dass er sicher anschwingt. Falls es Probleme mit dem Oszillator gibt, können die Werte der beiden 330&nnbsp;kΩ-Widerstände und der Kondensatoren verändert werden. Der Takt wird auch gleich für die Erzeugung der negativen LCD-Kontrastspannung durch eine Ladungspumpe mitverwendet, diese ist jedoch über ein Gatter abschaltbar, um durch Abschalten des LCDs Strom sparen zu können. Dieser Teil kann entfallen, wenn Sie ein spezielles 3V-LCD mit eingebauter Kontrastspannungserzeugung einsetzen.

Die Netzspannung wird mit einem selbstgebauten Optokoppler aus einer Glimmlampe und einem Fototransistor überwacht. Die beiden Komponenten werden einfach von beiden Seiten in ein Stück Schrumpfschlauch gesteckt und dann verschrumpft. Auf diese Weise muss ich mir keine Gedanken über Netzspannung in der Schaltung machen und der Stromverbrauch aus dem Netz hält sich auch in Grenzen. Je nach verwendeter Glimmlampe und Fototransistor muss der 150 kΩ-Widerstand evtl. angepasst werden. Der Kondensator über dem Fototransistor glättet das Signal, da die Glimmlampe an Wechselspannung natürlich mit 100  flackert.

Die aktuelle Zeit erhält die Schaltung mittels DCF77-Empfänger, sie kann aber auch manuell eingestellt werden, falls am Einsatzort des Gerätes kein DCF77-Empfang möglich ist.

Ich habe die Schaltung sehr kompakt aufgebaut, so dass sie komplett in eine große Tic-Tac-Dose passt. Ein so kompakter Aufbau ist allerdings nicht empfehlenswert, da die DCF77-Antenne in jede Richtung ein paar Millimeter Abstand braucht, um das Signal sauber empfangen zu können. Ich habe den Empfänger mehrere Male wieder ablösen und neu festkleben müssen bevor ich eine Position gefunden hatte, in der ein Empfang zumindest halbwegs gut möglich war - oft entscheiden da Abstandsunterschiede von nur einem Millimeter! Zur Stromversorgung habe ich zwei Microzellen verwendet, mit denen die Schaltung ein paar Jahre laufen sollte.

• Schaltplan
• Assembler-Quellcode und Hexfile (Version 2008-07-06)

Bedienung

Nach dem Einschalten versucht der Stromausfall-Logger zunächst, die Uhrzeit über DCF77 anzuzeigen. Das Display bleibt die ganze Zeit eingeschaltet und zeigt den Empfangsstatus an. Ist kein Empfang möglich, kann die Zeit nach einem langen Druck (2-3 s) auf beide Taster manuell eingestellt werden. Mit dem "set"-Taster wird der unterstrichene Wert erhöht, mit "next" schaltet man zum nächsten Wert weiter. So werden nacheinander Jahr, Monat, Tag, Wochentag, Stunde, Minute und Sekunde eingestellt. Während des gesamten Einstellvorgangs wird in der oberen rechten Ecke "Set" angezeigt. Wird nach dem Einstellen der Sekunden wieder "next" gedrückt, wird die eingestellte Zeit übernommen und das Programm wechselt zum Hauptbildschirm, wie auch nach erfolgreichem DCF77-Empfang.

Ab jetzt schaltet sich das Display nach einer Minute ohne Tastendrücke automatisch ab, um Strom zu sparen. Vorzeitig kann es mit einem kurzen Druck auf beide Taster gleichzeitig abgeschaltet werden. Mit einem Tastendruck auf einen der beiden Taster kann es jederzeit wieder eingeschaltet werden. Der DCF77-Empfänger schaltet sich jede Nacht um 3:00 Uhr ein und versucht bis zu 10 Minuten lang, die Zeit zu synchronisieren. Während der Empfangsversuche wird unten rechts "Rx" angezeigt, ist der Empfang erfolgreich, erscheint bis zum nächsten Versuch "DCF" oben links.

Mit einem kurzen Tastendruck auf einen der beiden Taster vom Hauptbildschirm (Zeit/Datum-Anzeige) aus gelangt man zur Liste der Stromausfälle, durch die man sich mit den beiden Tastern ("up"/"down") durcharbeiten kann. Angezeigt wird links das Datum (Monat/Tag und darunter das Jahr), rechts oben die Uhrzeit und rechts unten die Dauer (Stunden:Minuten:Sekunden). Ist der Stromausfall noch nicht beendet, werden bei der Dauer Fragezeichen angezeigt. Die Liste der Stromausfälle kann nur durch Ausschalten (manuell oder automatisch nach einer Minute) wieder verlassen werden.

Fotos