Mutteruhr Prototyp im Gehäuse für Hutschienenmontage.

Der Prototyp basiert basiert auf den Grundschaltungen "Controller mit LCD Anzeige", "Ausgangsstufe 24V" und des erweiterten DCF77 Moduls. Details zu den einzelnen Teilschaltungen bitte jeweils dort nachlesen.

Die Kopplung zwischen DCF77 Modul und Controllerboard wurde verbessert. Durch die differentielle Auslegung und den Optokoppler Eingang wurde sie noch störungsunanfälliger gestaltet und sollte auch lange Strecken problemlos überbrücken.

Versorgt wird die Schaltung aus einem beliebigen 24V Netzteil.

Die Schaltung

Die 0 Ohm Widerstände in den Schaltplänen sind als Drahtbrücken auszuführen. Das Design des Prototypen als ein Layer Board machte das notwendig. Das ganze Projekt ist mit der Freewareversion von Eagle erstellt und kann Im Downloadbereich
heruntergeladen werden.

Stromversorgung/Step Down Regler

Die Spannungsversorgung wird als Schaltregler realisiert. Aus der 24V Eingangsspannung werden 5V zur Verfügung gestellt.

Switchingsupply

Stromversorgung/Step Down Regler

Stückliste Schaltregler
IC
IC1 MC34063A
Kondensatoren
C12 10μF/10V
C9 1000μF/35V
C11 470pf
C7 1μF/10V
C8 1000μF/10V
induktivität
L2 150mH
Sicherung
F1 200mA flink
Widerstände
R10 50kΩ
R11 10kΩ
R16 1,5Ω/0,5W
R17 3.6kΩ
R18 1.2kΩ
Diode
D1 1N4007
D2 Schottky 1N5819

Der Controller mit Peripherie

Die Controllerschaltung mit LCD Display wurde noch um einen potentialfreien Eingang über einen Optokoppler erweitert. Als Optokoppler kommt ein 6N138 zum Einsatz der eine hohe Bandbreite bei einem niedrigen LED Strom liefert.

Sie serielle Ankopplung ist mir Standard MAX232 realisiert.

Controller

Microcontroller

Ein- und Ausgangsbelegung des Controllers
Pin(s) Eingang Ausgang Beschreibung
8, 22 - - GND/Masse
7 - - VCC 5V
9,10 - - Oszillator
16,23-28 - X HD44780 kompatibeles LCD Display 16x2 Zeichen
2 X - RxD Eingang serielle Schnittstelle
3 - X TxD Ausgang serielle Schnittstelle
12 - X Ausgangsimpuls beim Wechsel von ungerader nach gerader Minute
13 - X Ausgangsimpuls beim Wechsel von gerader nach ungerader Minute
11 - X 1Hz Takt, wird für die Justierung der Ganggenauigkeit verwendet
4 X - Eingang des DCF77 Signals, Eingang erwartet positive Pulse.
6 X - Abschaltung LCD Display. Wirkt nur beim Start des Controllers. Offen=Display Ein, auf Masse/GND=Display Aus

Stückliste Microcontroller
IC's
IC1 Microcontroller Atmel ATMEGA168 mit Mutteruhr Firmware V1.07
IC2 MAX232
Kondensatoren
C1 18pf
C2 Drehkondensator 60pf (Achtung bei zu hoch eingestellter Kapazität schwingt u.U. der Oszillator nicht an)
C3, C4, C5, C6 1μf
Quarz
Q1 8 MHz
Display
LCD1 HD44780 kompatibeles LCD Display 16x2 Zeichen
Optokoppler
OK1 6N138
Widerstände
R1 Trimmpoteniometer 2kΩ

Die Firmwarefür den Controller sowie ein Screenshot mit den FUSE Settings ist in Downloadbereich verfügbar.

Ausgangsstufe

Die Ausgangsstufe entspricht 1:1 der Grundschaltung Ausgangsstufe 24V

Ausgangsstufe

Ausgangsstufe 24V

Stückliste Ausgangsstufe
Dioden
D3-6 1N4004
D7 Suppressor Diode 33V
Widerstände
R8,R9,R12,R13 680 Ω
R14,R15 1 kΩ
R22,R24 6,8 kΩ
R19,R20 8,2 kΩ
R21,R23 10 kΩ
Transistoren
T1,T2 BDX53C
T3,T4 BDX54C
T5,T6 BC548
Kondensator
C10 3300μf/10V

DCF77 Empfangsmodul

Diese wurde im Gegensatz zur Grundschaltung um einen differentiellen Ausgang erweitert, um die Störungen die auf langen Leitungen vom Empfänger zur Mutteruhr auftreten können zu minimieren.
DCF77 Modul DCF77 Modul

Stückliste DCF 77 Empfangsmodul mit Empfangskontrolle
IC's
IC1 LM 358
Kondensatoren
C3 Elko 10μF/10V
C4 Elko 22μF/10V
C2 1μF
Widerstände
R1 470Ω
R2 22kΩ
R3 10kΩ
R4 390Ω
R5 47kΩ
Diode
D1 Z-Diode 3.3V

Stückliste Gehäuse
Mechanische Bauteile
Gehäuse HUT 6-C Hutschienen Leergehäuse, BxTxH 105x71x90(Reichelt)

Beispiele für die LCD Display Ausgaben

Die Firmware wechselt automatisch alle 5 Sekunden die Displayinformation.

DCF 77 Synchronisierung aktiv

DCF 77 Auswertung ok

Empfangenes DCF 77 Paket

DCF 77 Mutteruhr empfängt Daten

Zeit der Nebenuhren

Synchronisationsmodus