Elektronik-Projekt: Analog/Digitale Wanduhr (Version 1)

1. Einleitung 2. Grundlegendes zu DCF 3. Schaltungsbeschreibung 4. Softwarebeschreibung 5. Nachbauhinweise 6. Stückliste 7. Download   wanduhr1_doku.pdf (720 KB)

5. Nachbauhinweise

Schritt 1: (Lochraster)-Platinen bestücken

Die Elektronik dieses Projektes wurde auf mehrere kleine Lochrasterplatinen aufgeteilt. Diese entsprechen in etwa der Einteilung bei der Schaltungsbeschreibung. Die Leuchtdioden für die Anzeige (also das Ziffernblatt) ist auf 12 gleiche (Lochraster)-Platinen aufgeteilt.
Selbstverständlich kann eine eigen Platine entworfen werden, auf der die gesamte Elektronik inklusive "Ziffernblatt" untergebracht ist.

Das Bestücken einer Platine ist erst dann sinnvoll, wenn alle für diese Platine benötigten Bauteile vorhanden sind. Es sollten generell nur erstklassige und neuwertige Bauteile verwendet werden. Auf Bauteile aus ausgeschlachteten Geräten sollte grundsätzlich verzichtet werden, da ihre Funktionalität nicht gewährleistet ist, und eine unnötige Fehlersuche dadurch vermieden werden kann.

Weiters sollte ausreichend Platz und vor allem ausreichend Zeit für die Bestückung und Verdrahtung der Platinen vorhanden sein.

Controllerplatine:
Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge, der 6. Stückliste und den Schaltplänen im 7. Download-Bereich bestücken wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden. Diese jedoch noch nicht verdrahten. Das Verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen.

Reihenfolge zur Bearbeitung und Bestückung der Controllerplatine:

• Platine auf eine Größe von 43 x 26 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen
• 3,5-mm-Bohrungen für die Montage der Platine auf einer Bodenplatte (4 Bohrungen)
• Drahtbrücke nicht vergessen!
• Widerstände R13 (10k) und R14 (270 Ohm): Tipp: Vor dem Einlöten des Widerstandes diesen überprüfen, auch wenn die Bauteile in einem Regal sortiert sind. (z.B. mit einem Multimeter). Die Praxis hat gezeigt, dass sich hin und wieder doch falsche Bauteilwerte in das Regal eingeschlichen haben. Dies gilt nicht nur für Widerstände, sondern auch für Dioden, Kondensatoren, Transistoren usw.
• IC-Fassung für IC1 (18polig): Tipp 1: Obwohl es bei den Fassungen elektrisch gesehen egal ist wie die Fassungen eingelötet sind, sollte man doch die Fassung so einlöten, dass die Kerbe in die richtige Richtung zeigt. Dies erleichtert das spätere Einsetzten der ICs bzw. erleichtert die Arbeit bei einem IC-Tausch. Tipp 2: Beim Einlöten der Fassungen sollte man wie folgt vorgehen: Fassung an der einzusetzenden Stelle lagerichtig einsetzen und zunächst nur einen beliebigen Eckpin anlöten. Fassung kontrollieren und eventuell Nachlöten. Sitzt die Fassung ordentlich, den gegenüberliegenden Pin anlöten. Fassung wieder kontrollieren und eventuell nachlöten. Erst wenn Sie mit der Lage der Fassung zufrieden sind, die restlichen Pins anlöten.
• Keramikkondensatoren C3 und C4 (je 22pF)
• Keramikkondensator C1 (100nF)
• Elko C2 (10µF/25V): Achtung: Polarität beachten!
• Quarz X1 (4,096 MHz)

Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht bzw. mit isolierten Drähten herstellen. Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das Bild ausdrucken, und während dem Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen. (Auch hierfür sollte man sich ausreichend Zeit nehmen!)

Platine für Anpass-Schaltung:
Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge, der 6. Stückliste und den Schaltplänen im 7. Download-Bereich bestücken wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden. Diese jedoch noch nicht verdrahten. Das Verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen.

Reihenfolge zur Bearbeitung und Bestückung der Anpassplatine:

• Platine auf eine Größe von 28 x 23 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen
• 3,5-mm-Bohrungen für die Montage der Platine auf einer Bodenplatte (4 Bohrungen)
• Widerstände R15, R17 (je 10k) und R16 (470 Ohm): Tipp: Vor dem Einlöten des Widerstandes diesen überprüfen, auch wenn die Bauteile in einem Regal sortiert sind. (z.B. mit einem Multimeter). Die Praxis hat gezeigt, dass sich hin und wieder doch falsche Bauteilwerte in das Regal eingeschlichen haben. Dies gilt nicht nur für Widerstände, sondern auch für Dioden, Kondensatoren, Transistoren usw.
• Keramikkondensator C5 (100nF)
• Leuchtdiode D157 (3mm gelb): Achtung: Polarität beachten! Der längere Anschluss ist die Kathode (plus), der kürzere demnach die Anode (minus).
• Transistor T1 (BC547B): Achtung: Polarität beachten!
• Stiftleiste für Jumper JP1

Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht bzw. mit isolierten Drähten herstellen. Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das Bild ausdrucken, und während dem Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen. (Auch hierfür sollte man sich ausreichend Zeit nehmen!)

Platine zur Ansteuerung der LED-Matrix:
Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge, der 6. Stückliste und den Schaltplänen im 7. Download-Bereich bestücken wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden. Diese jedoch noch nicht verdrahten. Das Verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen.

Reihenfolge zur Bearbeitung und Bestückung der Ansteuerplatine für die LED-Matrix:

• Platine auf eine Größe von 84 x 23 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen
• 3,5-mm-Bohrungen für die Montage der Platine auf einer Bodenplatte (4 Bohrungen)
• Drahtbrücken (2 Stk): Achtung: diese befinden sich zum Teil unter IC3
• Widerstände R18 (820 Ohm), R19 (680 Ohm) und R20 (1k5): Tipp: Vor dem Einlöten des Widerstandes diesen überprüfen, auch wenn die Bauteile in einem Regal sortiert sind. (z.B. mit einem Multimeter). Die Praxis hat gezeigt, dass sich hin und wieder doch falsche Bauteilwerte in das Regal eingeschlichen haben. Dies gilt nicht nur für Widerstände, sondern auch für Dioden, Kondensatoren, Transistoren usw.
• IC-Fassungen für IC2 und IC3 (je 24polig): Tipp 1: Obwohl es bei den Fassungen elektrisch gesehen egal ist wie die Fassungen eingelötet sind, sollte man doch die Fassung so einlöten, dass die Kerbe in die richtige Richtung zeigt. Dies erleichtert das spätere Einsetzten der ICs bzw. erleichtert die Arbeit bei einem IC-Tausch. Tipp 2: Beim Einlöten der Fassungen sollte man wie folgt vorgehen: Fassung an der einzusetzenden Stelle lagerichtig einsetzen und zunächst nur einen beliebigen Eckpin anlöten. Fassung kontrollieren und eventuell Nachlöten. Sitzt die Fassung ordentlich, den gegenüberliegenden Pin anlöten. Fassung wieder kontrollieren und eventuell nachlöten. Erst wenn Sie mit der Lage der Fassung zufrieden sind, die restlichen Pins anlöten.
• Keramikkondensatoren C6 und C7 (je 100nF)

Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht bzw. mit isolierten Drähten herstellen. Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das Bild ausdrucken, und während dem Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen. (Auch hierfür sollte man sich ausreichend Zeit nehmen!)

LED-Platine (Ziffernblatt):
Achtung, diese Platine wird 12mal benötigt!

Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge, der
Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge, der 6. Stückliste und den Schaltplänen im 7. Download-Bereich bestücken wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden. Diese jedoch noch nicht verdrahten. Das Verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen.

Reihenfolge zur Bearbeitung und Bestückung der LED-Platine:

• Platine auf eine Größe von 63 x 21 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen
• 3,5-mm-Bohrungen für die Montage der Platine auf einer Bodenplatte (4 Bohrungen)
• Widerstand R1 (10k): Tipp: Vor dem Einlöten des Widerstandes diesen überprüfen, auch wenn die Bauteile in einem Regal sortiert sind. (z.B. mit einem Multimeter). Die Praxis hat gezeigt, dass sich hin und wieder doch falsche Bauteilwerte in das Regal eingeschlichen haben. Dies gilt nicht nur für Widerstände, sondern auch für Dioden, Kondensatoren, Transistoren usw.
• Diode D145 (1N4148): Achtung: Polarität beachten!
• Leuchtdioden D2 bis D12 (3mm, rot) und D1 (5mm grün): Achtung: Polarität beachten! Der längere Anschluss ist die Kathode (plus), der kürzere demnach die Anode (minus).

Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht bzw. mit isolierten Drähten herstellen. Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das Bild ausdrucken, und während dem Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen. (Auch hierfür sollte man sich ausreichend Zeit nehmen!)

Stromversorgungsplatine:
Die Bauelemente entsprechend dem folgenden Bild, der folgenden Reihenfolge, der 6. Stückliste und den Schaltplänen im 7. Download-Bereich bestücken wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden. Diese jedoch noch nicht verdrahten. Das Verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen.

Reihenfolge zur Bearbeitung und Stromversorgungsplatine:

• Platine auf eine Größe von 43 x 18 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen
• 3,5-mm-Bohrungen für die Montage der Platine auf einer Bodenplatte (4 Bohrungen)
• Widerstand R21 (470 Ohm): Tipp: Vor dem Einlöten des Widerstandes diesen überprüfen, auch wenn die Bauteile in einem Regal sortiert sind. (z.B. mit einem Multimeter). Die Praxis hat gezeigt, dass sich hin und wieder doch falsche Bauteilwerte in das Regal eingeschlichen haben. Dies gilt nicht nur für Widerstände, sondern auch für Dioden, Kondensatoren, Transistoren usw.
• Diode D159 (1N4001): Achtung: Polarität beachten!
• Keramikkondensator C9 (100nF)
• Leuchtdiode D158 (3mm, gelb): Achtung: Polarität beachten! Der längere Anschluss ist die Kathode (plus), der kürzere demnach die Anode (minus).
• Spannungsregler IC4 (7805): Achtung: Polarität beachten!
• Elko C8 (10µF/25V): Achtung: Polarität beachten!
• Stiftleiste für Jumper JP2

Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht bzw. mit isolierten Drähten herstellen. Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das Bild ausdrucken, und während dem Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen. (Auch hierfür sollte man sich ausreichend Zeit nehmen!)

Schritt 2: Montage und Verdrahtung der (Lochraster)-Platinen

Die im Schritt 1 vorbereiteten Platinen auf eine etwa. 27 x 27 cm große, etwa 4mm dicken Sperrholzplatte montieren, und entsprechend dem Schaltplan im 7. Download-Bereich mit isolierten Drähten verdrahten. Ich habe bei meinem Prototyp aus der Sperrholzplatte ein regelmäßiges 12-Eck mit einem "Durchmesser" von 27 cm geschnitten und die 12 LED-Platinen entsprechend dieser Platte montiert

Schritt 3: Test

• Die ICs (IC1 bis IC3) noch nicht in die Fassungen einsetzen.
• Zuerst mit einem Multimeter prüfen, ob zwischen Betriebsspannung und Masse kein Kurzschluss herrscht. (Multimeter im Mode "Durchgangstester" an den Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Platinen). Ist kein Kurzschluss feststellbar, als nächstes an den IC-Sockeln gemäß dem Schaltplan ebenfalls diesen Test durchführen. Eventuell festgestellte Kurzschlüsse müssen natürlich aufgespürt und entfernt werden!
• Als nächstes (mit dem Multimeter) prüfen, ob die +5V und die Masseleitung an allen Platinen vorhanden ist. (Multimeter noch immer im Mode "Durchgangstester")
• Eine 9V-Spannungsquelle (zum Beispiel ein Steckernetzteil, diese kann auch Spannung größer als 9 Volt liefern) anschließen. Achtung: Auf die Polarität achten.
• Spannung an den ICs an den jeweiligen Pins messen. Wird keine oder eine grob abweichende Spannung als 5V gemessen, so liegt ein Bestückungs- und/oder Verdrahtungsfehler vor, welcher unbedingt aufgespürt und beseitigt werden muss.
• Spannung von der Wanduhr nehmen
• Programmierten Mikrocontroller PIC16F84 (IC1), sowie IC2 und IC3 (je 4067) im ausgeschalteten Zustand einsetzen. Achtung: Auf die Polarität achten!
• Spannung wieder anlegen, und die Jumper JP1 und JP2 stecken. Die Leuchtdiode D158 muss leuchten. Nach einer Weile muss auch die Leuchtdiode D157 zu "blinken" beginnen, wobei die Leuchtdiode länger leuchtet, und nur sehr kurz erlischt.
• Nach einigen Minuten sollte dann die richtige Zeit angezeigt werden.
• Die beiden Jumper JP1 und JP2 werden nun nicht mehr benötigt und können entfernt werden.

Autor: Buchgeher Stefan
Erstellt: 30. Januar 2004
Letzte Änderung: 10. Oktober 2004