Clock. 7 Segment DCF SPM PCB2000. Example circuit Beispielschaltung. Version: Hardware 3.21, Software 01.13

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1 Clock 7 Segment DCF SPM PCB2000 Example circuit Beispielschaltung Version: Hardware 3.2, Software 0.3 Seite von 8

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3 Contents- Inhaltsverzeichnis Anwendung und Funktionsbeschreibung...4 Anwendung:...4 Funktionsbeschreibung:...4 Technische Daten:...4 Aufbau der Platine...5 Schaltplan:...5 Funktionsbeschreibung:...6 BOM - Bauteilliste:...6 Bestückungsplan:...7 Verdrahten der Platine:...8 Hinweise zum Ätzen und Aufbau der Platine...9 Hinweis zum Drucken der Ätzvorlage (des Layout):...9 Hinweise zum Aufbau der Platine:...0 DCF-Modul Eigenschaften:...0 Erste Inbetriebnahme:...0 Bedienungsanleitung... Spannungsversorgung:...2 Aufstellen und stellen der Uhr: segment characters - 7 Segment Zeichen...3 Haftung, Urheberrechtlicher Hinweis und Garantie...5 Definitionen...5 Haftung...5 Sicherheithinweise...5 Garantie...6 Urheberrechtlicher Hinweis...7 Disposal information - Entsorgungshinweise...8 Impressum...8 English - Englisch German - Deutsch Seite 3 von 8

4 Anwendung und Funktionsbeschreibung Anwendung: Auswerten des DCF77-Signal und anzeigen der Sekunden genauen Uhrzeit. Funktionsbeschreibung: Clock - 7 Segment DCF ist mit dem IC SPM2000 (Atmel 89C205 programmiert) aufgebaut. Mit dieser Schaltung wird das DCF77-Signal ausgewertet und angezeigt. Das DCF77-Signal wird in Frankfurt am Main von der dortigen Atomuhr abgeleitet und mit der Trägerfrequenz von 77,5 khz gesendet. Der Empfänger demoduliert das DCF77-Signal und vom SPM 2000 wird es dann ausgewertet und auf die Anzeige gebracht. Technische Daten: Spannung: 8,5 V 5 V Strom: 45 ma Leistungsaufnahme: 383 mw (bei 8.5 V) Platine: 35x67x5 mm (LxTxH) Seite 4 von 8

5 Aufbau der Platine Schaltplan: Abbildung Schaltplan Seite 5 von 8

6 Funktionsbeschreibung: Das IC SPM2000 (programmierter Atmel 89C205) ist das Herz der Uhr. Im SPM2000 wird das von der Antenne demodulierte DCF77-Signal ausgewertet, eine aussage über die Verwertbarkeit getroffen und die Uhrzeit gelesen. Vom SPM2000 werden auch die Displaysignale, für die Auswahl der Anzeige und das Segment der Anzeige erzeugt. Durch den multiplex Betrieb kann mit nur 5 Leitungen die 6 mal 7Segment-Anzeigen und die 2 Doppelpunkte betrieben werden. Nur ein Widerstand R und ein Multiplexer IC2 werden für die 6 x Siebensegment-Anzeigen, ausserdem SPM2000 benötigt. Der Stoßstrom durch die Leuchtdioden der 7-Segment-Anzeigen wird nach U U LED 6 V,85V =25, ma für 29 µs. I Stoß = VCC berechnet und beträgt I Stoß = R R IC U VCC U LED Für die Doppelpunkt-Leuchtdioden wird der Stoßstrom nach I Stoß = berechnet R2 6 V 2,5V =20 ma für 9 ms. und beträgt I Stoß = 50 Durch den multiplex-betrieb wird immer nur eine LED der 7-Segment-Anzeigen mit Strom versorgt, was einen niedrigen gesamt Strom der Schaltung ausmacht. Die Spannungsversorgung ist mit dem 78L06 IC3 aufgebaut und liefert maximal 00mA. C ist der Ladekondensator und C2 ein Siebkondensator für mittlere Frequenzen, C3 und C4 für hohe Frequenzen. Diode D5 ist als Verpolungsschutz, nicht als Gleichrichter, eingebaut. Weitere Bauteile sind der Quarz Q, für die Quarzgenaue Takterzeugung des programmierten Microcontroller SPM2000. Der Kondensator C7 für die Reset Erzeugung während des Einschaltvorgangs. BOM - Bauteilliste: Bauteilnr. STD_Z, STD_E2, MIN_Z3, MIN_E4 SEK_Z5, SEK_E6 IC2 IC D-D4 D5 C5, C6 C3, C4, C7 IC 2 Bezeichnung Platine 35x67 mm IC STD_Z, STD_E2, MIN_Z3, MIN_E4 SEK_Z5, SEK_E6 C C2 R R2, R3 IC 3 7-Segment Anzeige (gem. Anode) SA 08- Rot SRWA 4 7-Segment Anzeige (gem. Anode) SA 52- Rot SRWA Multiplexer 74HC405 Steruer IC SPM2000 (Nur bei StefPro.de) LED 3MM Rot Diode N448 Kondensator - Keramik 33P Kondensator - Keramik 00n IC-Sockel 6 Pin IC-Sockel 20 Pin Kontaktbuchse 32 Kontakte 3 Kondensator Elko 00 µf / 6 V Kondensator Tantal 0 µf / 6 V Widerstand 82 Ω / ¼ W / ±5% Widerstand 50 Ω / ¼ W / ±5% Spannungsregler 6 V / 00 ma 78L06 2 Litze (2xRot, 2xSchw., Grün) 0 cm Silberdraht 50 cm DCF77 Module (siehe DCF-Modul Eigenschaften) Plexiglas ROT 50 mm x 50 mm (Erhöht den Kontrast) Anzahl Seite 6 von 8

7 Bestückungsplan: Informationen zum Bestücken von Platinen finden Sie auf unter Elektronik, Wissen, Grundlagen der Bestückung von Platinen ACHTUNG Zuerst alle Brücken einsetzen! Abbildung 2 Bestückungsplan Seite 7 von 8

8 Verdrahten der Platine: Abbildung 3 Verdrahten der Platine zur Antenne In Abbildung 3 ist die komplette Verdrahtung der Platine abgebildet. Auf der rechten Seite wird die Betriebsspannung angeschlossen und auf der linken die DCF77-Antenne. Bei der Antenne ist es wichtig auf die Polarität zu achten, ES GIBT meist KEIN VERPLOLUNGSSCHUTZ auf der Antennenplatine. Bitte benutzen Sie für die Verbindungen von Platine zu Antenne folgende Farben: VCC = rot GND = schwarz Signal = grün und für die Spannungsversorgung: +UB = rot -UB(GND) = schwarz. Seite 8 von 8

9 Hinweise zum Ätzen und Aufbau der Platine Hinweis zum Drucken der Ätzvorlage (des Layout): Abbildung 4 Beispiel Layout (nicht maßstäblich) Die Ätzvorlage finden Sie in der PDF-Datei SPM2000 Clock - 7 Segment DCF Layout oder Sie benutzen die Target300-Datei. Diese können Sie auch bearbeiten. Abbildung 3 Zeigt die Ätzvorlage (Layout) als Beispiel. Mit Laserdrucker zu drucken, KEIN Tonersparmodus und Schwärzung beim Druck DUNKEL!!! Mindestens 600 dpi! Zu verwendendes Papier, ist Hochtransparentes Zeichenpapier (keine Folie). Keine SEITENANPASSUNG, beim Drucken!! Beim Belichten muss die Schrift auf der Platine zu lesen sein. Seite 9 von 8

10 Hinweise zum Aufbau der Platine: Abbildung 5 Kompletter Aufbau mit Verdrahtung zur Platine Bei dieser Platine ist nicht viel zu beachten, die Antenne muss allerdings etwa 3cm vom Platine entfernt montiert werden. Die Antenne darf nicht in einem abschirmenden Gehäuse untergebracht sein. Durch Veränderung von R kann die Helligkeit der 7-Segment Anzeige erhöht werden, wenn eine Brücke eingebaut wird ist immernoch der Widerstand ron des IC 2 vorhanden, dieser hat ca. 70 Ω. Die Helligkeit der Doppelpunkt-LEDs wird von R2 bzw. R3 bestimmt, minimal 20 Ω. Achtung bei Verkleinerung der Widerstandswerte, ist eine Überlastung der Treiber möglich. Siehe Datenblätter DCF-Modul Eigenschaften: Betriebsspannung muss mindestens 6V aufweisen Der Ausgang muss einen CMOS-Eingang, mit 0kΩ Eingangswiderstand, treiben können Der Ausgang muss Invertierend sein, der Low 00ms oder 200ms anliegen zustand muss für Erste Inbetriebnahme: Vor der ersten Inbetriebnahme ist zu Kontrollieren, ob alle Bauteile richtig eingesetzt wurden (Polarität), keine Lötzinn Reste Kurzschlüsse verursachen können (an besten nichtmal vorhanden). Wenn Sie die Betriebsspannung anschließen, erscheint auf der Anzeige no Sig oder SEArCH. Wie in Abbildung 6 zu sehen. Nun können Sie die Antenne wie in der Bedienungsanleitung beschrieben aufstellen. Abbildung 6 Die ersten zwei Bilder die bei der Inbetriebnahme auftauchen sollten Seite 0 von 8

11 Clock 7 Segment DCF Version: Hardware 3.2, Software 0.3 Bedienungsanleitung Seite von 8

12 Spannungsversorgung: Spannung: 8,5 V 5 V Aufstellen und stellen der Uhr: Die externe Antenne empfängt das DCF77-Signal und sollte wie auf Abbildung 7 zu sehen, nach Frankfurt zeigen. Abbildung 7 Ausrichtung der Antenne Die Antenne sollte min. m von einem Monitor, Computer oder sonstiges störendes elektrisches Gerät entfernt platziert werden. Seite 2 von 8

13 Beim Aufstellen kann der Mittelstich vom g bei no Sig bzw. vom H bei SEArCH als Orientierung der Empfangsqualität genutzt werden. Das Blinken muss etwa sec. Abstand haben. Zu sehen in Abbildung 8. Abbildung 8 Aufgebaute UHR Ist die Antenne richtig ausgerichtet und das Signal stark genug, so ändert sich die Anzeige von no Sig (Kein einwandfreies DCF77-Signal) in SEArCH (Suche nach der 59. Sekunde). Wurde die 59. Sekunde gefunden, so erscheint nun read60 (Einlesen der DCF Zeit) von nun an dauert es noch 60 Sekunden bis die Uhrzeit angezeigt wird. Wenn die Uhr nicht Synchron zur DCF77 UHR läuft, wird jede 59. Sekunde der Doppelpunkt dunkler geschaltet (Gangreserve im Betrieb). Ändert sich die Anzeige nicht in SEArCH so kann es sein das die Antenne von einem anderen Gerät gestört wird oder von der Platine selbst, diese hat (mit dieser Schaltung) einen etwa 3cm Störbereich (Abweichungen möglich). 7 segment characters - 7 Segment Zeichen The symbolism of each character: Die Symbolik der einzelnen Zeichen: Seite 3 von 8

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15 Haftung, Urheberrechtlicher Hinweis und Garantie Definitionen programmierte IC : IC welches von StefPro entwickelt wurde und nur mit einer Schaltung zur Funktion gebracht werden kann. Beispielschaltung : Beispielschaltung die von StefPro entwickelt für den grundsätzlichen betrieb eines programmierte IC. Hersteller des gesamten Gerätes : Der Hersteller des gesamten Gerätes ist die natürliche oder juristische Person die ein Gerät montiert, welches ohne besonderem Fachwissen zur Funktion gebracht werden kann. Z.B. einfacher Anschluss an das Netz über einen Euro, Schutzkontaktstecker oder durch Anschluss eines Netzteils. Haftung Obwohl die in diesem Dokument enthaltenen Informationen mit größter Sorgfalt auf Richtigkeit und Vollständigkeit überprüft wurden, kann für Fehler und Versäumnisse keinerlei Haftung übernommen werden. StefPro behält sich das Recht vor, zu jeder Zeit unangekündigte Änderungen an den hier beschriebenen Hardware- und Softwaremerkmalen vorzunehmen. StefPro liefert lediglich das Beispielschaltung und diese programmierte IC, diese sind allerdings keineswegs auf CE und EMV geprüft. Der Hersteller des gesamten Gerätes ist verpflichtet die gültigen VDE, CE und EMV Vorschriften einhalten. Es besteht keine Haftung für Schäden, die unmittelbar durch oder in Folge der Anwendung der Beispielschaltungen und des programmierten IC entstehen, sowie für Schäden aus chemischen oder elektrochemischen Einwirkungen von Wasser oder allgemein aus anomalen Umweltbedingungen. Beispielschaltungen und Programmierte IC's von StefPro dürfen nicht in kritischen Geräten genutzt werden. Bei missachten haftet ausschließlich der Hersteller des gesamten Gerätes. Dazu zählen: medizintechnische Geräte zum Implantieren oder leben erhalten. Kritische Geräte für die Raum und Luftfahrt, sowie Straßenverkehr. Sonstige Lebens wichtige Komponenten oder Systeme, wo ein Fehler lebensbedrohlich ist. Alle mit einem programmierten IC von StefPro entwickelten Module und Geräte müssen in Verantwortung des Hersteller des gesamten Gerätes ausreichend getestet werden, um mögliche Fehler zu entdecken. Sicherheithinweise Da für den Betrieb der Beispielschaltungen eine Leiterplatte benötigt wird, im folgenden Modul genannt, müssen folgende Sicherheitshinweise für den sicheren Betrieb eingehalten werden. Da der Aufbau des Moduls außerhalb unseres Einflussbereichs liegt. Es kann keine Haftung, von uns als Lieferanten des programmierten IC und der Beispielschaltungen, für Personen- und Sachschäden die durch Missachtung von gültigen VDE-Vorschriften und Fehlern beim Aufbau entstehen, übernommen werden. Seite 5 von 8

16 Da das aufgebaute Modul mit einer elektrischen Spannung betrieben wird, müssen die gültigen VDE-Vorschriften eingehalten werden. Bauteile und Module gehören nicht in Kinderhände! Schaltungen mit Spannungen größer 24 Volt AC und 48 Volt DC dürfen nur von Fachpersonal aufgebaut werden und müssen in einem geeigneten Gehäuse eingebaut werden, wo Schutz vor Berührung der Spannungsfrühenden Teilen gewährleistet ist. Siehe VDE Norm 000. Beispielschaltungen mit Spannungen größer 24 Volt AC und 48 Volt DC sind nicht für Kinder, Jugendliche oder Personen ohne entsprechende Ausbildung gedacht! Wenn das Modul der Schutzklasse III ( Schutzkleinspannung) entspricht, darf auf keinem Fall Netzspannung ( > 24 Volt ) an dem Modul angelegt werden! Lebensgefahr! Wenn anzunehmen ist dass ein gefahrloser Betrieb nicht mehr möglich ist, so ist das Modul / Gerät außer Betrieb zu setzen und gegen unabsichtlichen Betrieb zu sichern. Diese Annahme ist berechtigt, wenn das Modul / Gerät sichtbare Beschädigungen hat, wenn das Modul / Gerät lose Teile enthält, wenn das Modul / Gerät nicht mehr arbeitet nach längerer Lagerung unter ungünstigen Verhältnissen ( z.b. im Freien oder in feuchten Räumen) Die aufgebaute Schaltung darf keinen hohen Temperaturen, Vibrationen, extremen Eisen / Metall Staub, Feuchtigkeit, hohen Spannungen oder ähnliches ausgesetzt werden. Außer Sie bauen das Module in ein Gehäuse, das für die Extremfälle ausgelegt ist! Der Einsatz in Räumen mit brennbaren oder ätzende Gase, Dämpfe oder Staub ist untersagt, sofern Sie das Gerät nicht für diesen Zweck anpassen. In den Zuleitungen der Stromversorgung ist eine Sicherung gegen Kurzschluss einzubauen. Bei Kurzschlüssen ist das Gerät vom Netz zu trennen, es besteht BRANDGEFAHR! Die Schaltung ist unbedingt bei folgenden Fällen vom Netz zu nehmen: vor Reinigung vor Anschluß- oder Servicearbeiten wenn die Schaltung unbeaufsichtigt ist bei Gewitter oder anderen unmittelbaren Gefahren Der Aufbau im Freien ist nur mit entsprechendem Gehäuse welche dicht gegen Feuchtigkeit sind. Elektrische Schaltungen sollten nur mit einem Pinsel gereinigt werden. Auf keinen Fall aggressive Reinigungsmittel oder andere chemische Lösungsmittel verwenden, da hierdurch die Schaltung beschädigt werden kann. Achten Sie auf richtiger Betriebsspannung und Anschluss der Beispielschaltungen. Spannungs- und/oder Anschlussfehler liegen außerhalb unseres Einflussbereichs. Dadurch können wir leider keinerlei Haftung für Schäden übernehmen, die daraus entstehen.. Garantie StefPro gibt nur eine Garantie auf das programmierte IC und deren Firmware. Die Garantie und/oder Gewährleistung beschränkt sich ausschließlich auf den Austausch des IC's innerhalb der Garantie- bzw. Gewährleistungsfrist bei offensichtlichen Defekten der Hardware, sowie fehlerhafter Programmierung. Garantie- und/oder Gewährleistungen bewirken weder eine Verlängerung der Garantie- bzw. Gewährleistungsfrist noch setzen sie eine solche Frist neu in Lauf. Weitergehende oder hiervon abweichende Ansprüche sind ausgeschlossen, insbesondere solche auf Schadensersatz für außerhalb des Produktes entstandene Schäden. Unberührt davon Seite 6 von 8

17 bleiben Ansprüche, die auf unabdingbaren Vorschriften im Rahmen der gesetzlichen Produkthaftung beruhen. Urheberrechtlicher Hinweis Die Schaltungen und die Firmware auf den programmierten IC's von StefPro ist Urheberrechtlich geschützt. Unbefugte Vervielfältigung oder unbefugter Vertrieb programmierter IC's mit diesem Programm oder eines Teils davon sind strafbar. Dies wird sowohl straf- als auch zivilrechtlich verfolgt und kann schwere Strafen und Schadensersatzforderungen zur Folge haben. Stand Seite 7 von 8

18 Disposal information - Entsorgungshinweise English: Do not dispose devices in household garbage! This modules or devices comply with the EU directive on electronic and electrical equipment (WEEE regulation) and therefore may not be disposed of with household waste. Dispose of the device over your local collection center for electronic equipment! Deutsch: Gerät nicht im Hausmüll entsorgen! Dieses Module bzw. Geräte entsprechen der EU-Richtlinie über Elektronik- und Elektro-Altgeräte (Altgeräteverordnung) und darf daher nicht im Hausmüll entsorgt werden. Entsorgen Sie das Gerät über Ihre kommunale Sammelstelle für Elektronik-Altgeräte! WEEE-Reg.-Nr.: DE Impressum StefPro - Softwareentwicklung für Prozessoren Dipl. Ing. (FH) Stefan Nannen Bockhorn Germany Phone: Web: info@stefpro.de Seite 8 von 8