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.
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.
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 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
| 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 |