Liquid Clock micro - Löt- und Aufbauanleitung

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1 Liquid Clock micro - Löt- und Aufbauanleitung Arduino-kompatibler Wecker Uhrzeit wird mit Hilfe der 24 und 12 LED NeoPixel Ringe von Adafruit angezeigt 12h Alarm Funktion mit Signalgeber DCF77 Unterstützung Helligkeitsregulierung mittels Fotozelle Bedienung durch zwei Drehencoder Stromversorgnung durch Mini USB Anschluss Nachtmodus, bei dem alle LEDs ausgeschaltet werden optischer Näherungssensor um nachts mittels Handbewegung die Uhrzeit für 3 Sekunden angezeigt zu bekommen Helligkeit und Wartezeit zur Aktivierung des Nachtmodus kann durch Benutzer eingestellt werden Fronten in jeder Farbe und sogar mit Motivdruck möglich Gehäuse aus Hartholz (Eiche, Nussbaum, Buche) oder Plastik (schwarzes und weißes POM)

2 Für den Aufbau der Platine werden etwas Lötfett, Lötzinn, ein Seitenschneider und eine Pinzette benötig. Ein zusätzlicher Lötrahmen, wie auf dem Bild zu sehen ist nicht zwingend notwendig, erleichtert aber die Arbeit. Nahezu alle Bauelemente werden auf die Rückseite der Platine angebracht. Lediglich die LED Ringe und die mittig sitzende Weck-LED werden auf der Vorderseite verbaut. Zum Auflöten des 32,768kHz Uhrenquarz (XTAL2) wird das Massepad leicht vorverzinnt.

3 Der Uhrenquarz wird an einer Längsseite leicht mit Lötfett benetzt und dann ebenfalls SEHR KURZ vorverzinnt. Dabei sollte man darauf achten, dass der Quarz nicht am Lötkolben kleben bleibt. Daher ist es ratsam ihn beim Verzinnen mit einer Pinzette an den Beinchen zu fixieren. Es ist wichtig, dass der Lötprozess sehr schnell geschieht, da die Möglichkeit besteht, dass sich der Quarz im Inneren selbst entlötet und dadurch unbrauchbar wird. Danach werden die beiden Beinchen durch die Kontaktierungen in der Platine gesteckt und der Quarz auf das Massepad gelegt. Das Pad selbst wird dann wiederum SEHR KURZ mit dem Lötkolben erwärmt und der Quarz eingeschwemmt. Die beiden Beinchen des Quarz werden dann in die Kontaktierung gelötet und auf der Rückseite mittels Seitenschneider bündig abgeschnitten.

4 Der 8-polige IC Sockel der Echtzeituhr wird auf der Platin fixiert. Dies kann entweder mittels Lötrahmen oder auch hitzebeständigem Klebeband geschehen. Die Beinchen des Sockels werden dann verlötet. Dabei ist darauf zu achten, dass es keine Zinnbrücken zwischen den einzelnen Kontakten gibt.

5 Der 28-polige IC Sockel des Mikrocontrollers wird ebenso fixiert und auf der anderen Seite festgelötet. Neben dem Controllersockel wird an der mit XTAL1 markierten Stelle entweder ein 16 MHz Resonator oder ein 16 MHz Quarz verlötet. Das Bild zeigt einen Resonator. In diesem Fall müssen die Kondensatoren C3 und C4 nicht bestückt werden. Wird ein Quarz eingesetzt sind C3 und C4 jeweils mit einem 22 pf Kondensator zu bestücken.

6 Unterhalb des Controllersockels wird die mit D1 beschriftete Diode vom Typ 1N 4007 entsprechend der Markierung (silberner Ring nach links) bestückt. Die Dioden D3 bis D6 werden entsprechend der Markierung mit je einer Diode vom Typ 1N 4148 bestückt. Der Widerstand R21 wird mit 820 Ω versehen.

7 Die vier Status LEDs (Power, DCF, RTC und Sensor) erhalten je eine 3mm LED. Das runde Lötpad markiert die Kathode. Hier wird das kürzere Bein der LED eingesetzt. Der Elektrolytkondensator C1 wird entsprechend der Markierung eingelötet. Die mit Minus bedruckte Seite zeigt dabei in Richtung der Diode D1.

8 Oberhalb der grünen RTC LED wird der Reset Taster eingesetzt und verlötet. R5, R7, R8 und R20 werden mit je 4,7 kω bestückt.

9 R3, R4, R12 und R22 bis R30 werden mit je 10 kω bestückt. C11-C13 und der namenlose Kondensator links neben C11 werden mit einem 10 nf Kondensator belötet.

10 C9 wird mit einem Tantal Kondensator bestückt. Hierbei ist auf die Polarität zu achten. Der Pluspol ist auf dem Kondensator markiert und zeigt in Richtung des Widerstandes R10. Die Kondensatoren C2, C5 bis C8, C10 und C14 werden mit je 100 nf bestückt.

11 R11 erhält einen 4,3 Ω Widerstand. R2, R6, R10 und R31 werden mit 1 kω belötet. Die stehende Mini-USB Buchse wird an der mittleren Unterkante der Platine eingesetzt. Dabei ist darauf zu achten, dass die einzelnen Kontakte nicht verbiegen und die äußeren Halteklammern sauber in die Bohrungen einrasten.

12 Die einzelnen Kontakte der Mini-USB Buchse werden auf der Rückseite verlötet. Vorsicht! Die Kontakte sind sehr klein und die Gefahr eine Lötbrücke daher sehr groß. Der Widerstand R1 wird mit 470 Ω bestückt.

13 Der Goldcap wird entsprechend der nebenstehenden Abbildung eingesetzt und rückseitig verlötet. Der Signalgeber wird an die entsprechende Stelle eingesetzt. Zuvor sind die Beinchen etwas zueinander zu biegen, damit der Buzzer sauber auf die Platine gesetzt werden kann.

14 Der 1000 µf Kondensator C15 wird liegend auf die Platine gelötet. Nun werden die Drehencoder auf der Oberseite der Platine eingesetzt. Jeder Encoder hat 7 Kontaktierungen, welche alle festgelötet werden müssen.

15 Die FTDI Schnittstelle wird in Form einer 6-poligen Pinleiste neben dem Goldcap eingesetzt und verlötet. Für den Anschluss eines DCF77 Moduls werden D2 mit einer 3,0 V Zener Diode und R9 mit einem 220 Ω Widerstand bestückt. Zur genauen Positionierung der Fotozelle sollte die Platine probeweise in das Gehäuse geschraubt und die Fotozelle von hinten bündig in das Gehäuse eingelassen werden. Die Fotozelle wird dann auf die Platine gelötet und die Platine wieder aus dem Gehäuse genommen.

16 Der optische Näherungssensor wird bündig an die Platinenoberseite gelegt und mit einem Beinchen fixiert. Danach wird die Passgenauigkeit im Gehäuse überprüft und gegebenenfalls die Positionierung korrigiert. Nun können alle Kontakte auf der Platinenrückseite angelötet werden. Die Platine wird wieder in das Gehäuse eingesetzt. Die noch freien Kontakte des Näherungssensors werden vorsichtig entsprechend der nebenstehenden Abbildung in Richtung Platinenvorderseite gebogen.

17 Aus abgeknipsten LED- oder Widerstandsbeinchen werden sieben kleine Haken, wie auf der nebenstehenden Abbildung zu sehen, gebogen. Die Kontakte auf der Platinenvorderseite und am optischen Näherungssensor werden leicht vorverzinnt. Die kleinen Haken werden dann an jedem einzelnen Kontakt eingeschmolzen. Der überstehende Teil wird abgeknipst.

18 Die Weck-LED wird mit Hilfe von zwei 3-poligen Pinleisten kontaktiert. Anschließend wird die LED in die mittlere Position auf der Platine eingesetzt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Positionierung richtig rum erfolgt: PWR + + PWR GND G G GND In In O Out

19 Für die Befestigung des 12-LED Stunden Ringes werden vier einzelne Pinheader gebraucht. Diese werden, analog zur Weck-LED, auf der Rückseite befestigt und verlötet.

20 Danach kann der Ring ebenso auf die Platine gesetzt werden. Auch hier ist auf die genaue Ausrichtung von In, Out, PWR und GND zu achten! Der äußere LED Ring benötigt sechs einzelne Pinheader.

21 Auch hier wird, wie zuvor, jeder einzeln auf den Ring gelötet. Danach kann auch dieser Ring auf die Platinenvorderseite aufgesetzt werden. Auch hier ist auf die Polarität zu achten.

22 Das DCF77 Modul besitzt eine kleine Anschlussplatine mit vier Pins. Die genaue Belegung ist dem beigefügten Datenblatt zu entnehmen. Die Platine kann direkt zwischen die Mini-USB Buchse und der FTDI Pinleiste gelötet werden. Vorsicht, dass dabei die LED Ringe auf der Vorderseite nicht beschädigt werden.

23 Die Platine ist somit fertig gestellt. Es empfiehlt sich die Antenne des DCF77 Moduls mit etwas Heißkleber an der Platine zu befestigen. Notwendig ist es aber nicht. Die Platine kann nun in das Gehäuse geschraubt werden. Dabei werden auf der Vorderseite zwei zusätzliche Einlegerhälften verwendet. Die beigefügten Schrauben passen in die vier Ecken. Die vier frei gebliebenen Löcher können mit Magneten von 5 mm Durchmesser und 3 mm Höhe gefüllt werden, um die Front schlussendlich magnetisch zu halten.

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26 Stückliste Leiterplattenbezeichnung Typ Eigenschaften Atmega328 Atmega328 Mikrocontroller, THT Version Buzzer Signalgeber Durchmesser 12 mm C1 Elektrolytkondensator Kapazität 47 µf C2 Keramikkondensator Kapazität 100 nf C3 Keramikkondensator Kapazität 22 pf C4 Keramikkondensator Kapazität 22 pf C5 Keramikkondensator Kapazität 100 nf C6 Keramikkondensator Kapazität 100 nf C7 Keramikkondensator Kapazität 100 nf C8 Keramikkondensator Kapazität 100 nf C9 (ohne Label) Keramikkondensator Kapazität 10 nf C10 Keramikkondensator Kapazität 100 nf C11 Keramikkondensator Kapazität 10 nf C12 Keramikkondensator Kapazität 10 nf C13 Keramikkondensator Kapazität 10 nf C14 Keramikkondensator Kapazität 100 nf C15 Keramikkondensator Kapazität 1000 µf C9+ Tantalkondensator Kapazität 0,47 µf

27 D1 Diode 1N 4001 D2 Zenerdiode ZD3.0 D3 Diode 1N 4148 D4 Diode 1N 4148 D5 Diode 1N 4148 D6 Diode 1N 4148 DCF LED gelb 3 mm THT DCF77 DFC77 Modul (optional) Pollin Bauart DS1307 DS1307 Echtzeituhr DS1307, THT DS3231M DS3231M Als Alternative zur DS1307, XTAL2 entfällt bei Nutzung FTDI Pinheader Beinabstand 2,54mm, 6-polig GC Speicherkondensator 0,47 F, Durchmesser 13,5 mm JP3 USB Mini Buchse stehend LDR Fotozelle Fotowiderstand PWR LED rot 3 mm THT R1 470 Ω Widerstand R2 1k Ω Widerstand R3 10k Ω Widerstand R4 10k Ω Widerstand R5 4.7k Ω Widerstand R6 1k Ω Widerstand

28 R7 4.7k Ω Widerstand R8 4.7k Ω Widerstand R9 220 Ω Widerstand R10 1k Ω Widerstand R Ω Widerstand R12 10k Ω Widerstand R20 4.7k Ω Widerstand R Ω Widerstand R22 10k Ω Widerstand R23 10k Ω Widerstand R24 10k Ω Widerstand R25 10k Ω Widerstand R26 10k Ω Widerstand R27 10k Ω Widerstand R28 10k Ω Widerstand R29 10k Ω Widerstand R30 10k Ω Widerstand R31 1k Ω Widerstand RE1 Drehencoder Mit Button Funktion RE2 Drehencoder Mit Button Funktion Reset Kurzhubtaster

29 RTC LED grün 3 mm THT Sensor LED 3 mm THT XTAL1 Quarz Quarz 16 MHz oder Resonator 16 MHz XTAL2 Uhrenquarz Quarz 32,768 khz IC Sockel 8-polig IC Sockel 28-polig Optischer Näherungssensor GP2Y0D810Z0F NeoPixel Ring Adafruit, 24 LEDs NeoPixel Ring Adafruit, 12 LEDs NeoPixel LED Breadboard-friendly RGB Smart NeoPixel

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