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Netzfrequenz-Uhr

Beschreibung

Diese Uhr ist etwas anders als die anderen Uhren auf dieser Seite: es wird kein Quarz als Zeitbasis verwendet, es gibt auch keinen DCF77-Empfänger zur Synchronisation, sondern es werden die 50 Hz Netzfrequenz als Zeitbasis verwendet. Da diese 50 Hz über einen längeren Zeitraum im Mittel sehr genau gehalten werden, eignet sich die Netzfrequenz gut als Zeitbasis für Uhren, die ohnehin mit Netzspannung versorgt werden, was in alten Radioweckern (mit LED-Anzeige) auch meistens ausgenutzt wurde.

Aufbau

Da mein Aufbau hinter vier "Pixel" in meiner Pinwand passen sollte, musste die Schaltung ziemlich gequetscht auf ein kleines Stück Platine aufgebaut werden. Aus diesem Grunde habe ich auch einen Tiny24 anstelle des billigeren Tiny2313 verwendet, denn der 2313 wäre zu groß gewesen. Wenn Sie die Schaltung mit einem Tiny2313 aufbauen möchten, müssen die Ports im Quellcode geändert werden - am einfachsten ist es wohl, alle Vorkommnisse von PORTB, PINB und DDRB durch PORTD/PIND/DDRD zu ersetzen, anschließend alle PORTA/PINA/DDRA durch PORTB/PINB/DDRB. Natürlich sind die geänderten Ports dann auch beim Aufbau der Schaltung zu berücksichtigen.

Die Schaltung selber besteht aufgrund der sehr beengten Verhältnisse aus zwei Teilen: der eigentlichen Uhr mit Microcontroller, Schieberegister und LED-Anzeigen und dem Netzteil, welches den 7805-Spannungsregler enthält und auch ein 100 Hz-Signal bereitstellt (hinter dem Gleichrichter abgegriffen, deshalb doppelte Netzfrequenz), welches dann als Zeitbasis für die Uhr verwendet wird. Da das Signal zunächst noch Sinus-Halbwellen-förmig ist, wird es von einem PNP-Transistor etwas aufbereitet, bevor es annähernd als Rechtecksignal mit etwa 50% Einschaltdauer ("Duty Cycle") an den Microcontroller geführt wird. Da an den Flanken trotzdem noch leicht Störungen eingefangen werden könnten, wird der Eingang nur mit ca. 500 Hz abgetastet. Ein Versuch, den internen Timer 1 direkt vom Signal takten zu lassen, ist aufgrund dieser Störungen fehlgeschlagen.

Da ich aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Platzes so einiges als SMD-Ausführung einbauen musste, sind im Schaltplan ein paar ungewöhnliche Werte zu finden. Die Widerstände für die LED-Segmente bestehen aus zwei parallelgeschalteten Widerständen in Mini-Widerstands-Arrays aus einem defekten DVD-Brenner mit jeweils 82 Ω, natürlich können hier auch gewöhnliche Widerstände mit 39 Ω zum Einsatz kommen. Der BC857B kann durch einen BC556B-BC560B oder besser BC556C-BC560C oder irgendeinen vergleichbaren Transistor ersetzt werden.

Bedienung

Zum Stellen der Uhr sind zwei Taster vorhanden, "MIN" und "HOUR". Wird der Taster gedrückt gehalten, erfolgt nach kurzer Zeit eine automatische Weiterschaltung. Solange der Minutentaster gedrückt ist, wird der Hundertstelsekunden-Zähler zurückgesetzt, so dass Sie die Uhr sekundengenau stellen können, indem Sie den Minutentaster in dem Moment zum letzten mal drücken, in dem der Sprung zwischen zwei Minuten erfolgt. Anschließend können die Stunden eingestellt werden.

Ein weiterer Taster dient zum Ein- und Ausschalten des Displays, die Uhr läuft mit ausgeschaltetem Display aber natürlich weiter, solange sie mit Strom versorgt wird.

Fotos

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Die fertig aufgebaute Uhr von vorne. Ganz links ist die Stiftleiste zum Programieren des Controllers zu sehen (die Stifte zeigen nach unten), ganz rechts der Taster zum Ein- und Ausschalten der Anzeige.
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Die Platine von unten, noch ohne Anschlusskabel. Wenn man genau hinsieht, kann man unter dem Kabelwust ein paar SMD-Widerstände erkennen.
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Das modifizierte Netzteil von innen, mit zusätzlicher Diode, 7805-Regler und Stereo-Klinkenbuchse für die drei Verbindungen zur Schaltung.
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Fertige Uhr mit Netzteil.
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Die Uhr habe ich hinter meine Pinwand geklebt, so dass die Anzeigen durch vier Löcher sichtbar sind und der gewinkelte Taster aus einer praktischerweise vorhandenen Kerbe an der Seite (über dem Kabel) herausguckt. Zum Stellen der Uhr muss die Pinwand etwas von der Wand abgezogen werden, was aber kein Problem darstellt, da sie nur ganz oben an 2 Nägeln hängt. Es gibt sie übrigens als "ANTONIUS Rasterplatte" bei Ikea zu kaufen :-).

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