GenuhR
[Elektronik]
 
Der Aufbau der Uhr ist im Grunde recht simpel. Es gibt zwei Platinen - eine große und eine kleine. Die Große beheimatet den Hauptteil der Elektonik, wohin gegen auf der Kleinen die Bedien- und Anzeigeelemente untergebracht sind. Später wird die kleine Platine senkrecht hinter der Frontplatte angebracht sein und die Anzeige, die LEDs und den Drehinkrementalgeber aufnehmen. Auf der Großen befindet sich die Spannungsreglung, der Controller samt EPROM, die Echtzeituhr und noch so einige Teile, die zur Funktion der Uhr beitragen. Alle verbauten Teile sind in der Stückliste aufgeführt.


Schaltplan Board
Schaltplan

Layout Board
Layout

Boardplatine

Schaltplan der großen Platine: Die Eingangsspannung wird mittels Schaltregler U1 von 8-15 V auf die nötigen 5V abgesenkt. Der LM2575T arbeitet sehr effektiv und produziert daher wenig Abwärme. Die erzeugten 5V versorgen in erster Linie den µController IC2. Der hier eingesetzte Typ ist ein 80C32 im LCC-Gehäuse, der seine Software von dem angeschlossenen 32K EPROM IC4 bezieht. Dazwischen sitzt das obligatorische Latch IC3 (hier vom Typ 74573). Getaktet ist der µC mit 6 Mhz (Y2), was für die hier anstehenden Aufgaben bei weitem ausreicht. Aus der geringen Taktung resultiert auch ein geringer Stromverbrauch, der CMOS-Chip kommt mit weniger als 10mA aus. Stromfresser des Gerätes ist ohnehin die 8-stellige LED-Anzeige auf der Konsolenplatine. Des Weiteren finden wir auf der Boardplatine noch den Watchdog IC1 vom Typ LTC1232 und eine über I²C-Bus angeschlossene Echtzeituhr IC5 (DS1307), die in Kombination mit dem Gold-Cap-Kondensator C8 dafür sorgt, dass im Falle eines Stromausfalls die Zeit weiterläuft. Als Signalquelle dient der Piezo-Schallgeber B1. Der Rest der Schaltung ist weitestgehend selbsterklärend. Zu Diagnosezwecken können noch drei weitere Status LEDs mit verbaut werden (LED1-3). Sie zeigen neben der anliegenden Versorgungsspannung (Ein) noch die Reset-Leitung des Watchdogs und den Uhrtick bei laufender Echtzeituhr an. Auf der Platine sind dafür jeweis drei Plätze vorgesehen.
Vorgesehen ist, die Uhr um einen IR-Bewegungsmelder zu erweitern. Der Anschluss für ein entsprechendes Modul mittels JP8 ist schon im Schaltplan (und im PCB) enthalten.
Ebenso möglich ist der Anschluss einer weiteren Taste an JP3. Auch dieser Stecker wird vorerst nicht verwendet und bleibt frei.

Schaltplan Konsole
Schaltplan

Layout Konsole
Layout

Konsolenplatine

Über die 90°-Stiftleisten JP1 und JP2 gelangt man zur kleinen Konsolenplatine. Auf der Konsole befindet sich die LED-Anzeige (Bild rechts), dessen Register über die Adressleitungen A10 - A14 in den Adressraum des µCs eingeblendet werden (Memory-Mapped). Des Weiteren befindet sich noch eine weiße und eine blaue LED auf der Konsole. Die weiße zeigt an, dass das externe Gerät eingeschaltet ist, die blaue leuchtet, sobald der Wecker gestellt ist. Die blaue LED kann vom Controller mittels der zwei unterschiedlich dimensionierten Widerstände R4 und R5 (auf der Boardplatine) in der Helligkeit verändert werden. Das Gerät nimmt die Umgebungshelligkeit über LDR1 auf und passt die Leuchtkraft der Anzeige dementsprechend an. Mittels des Trimmers T1 (Bordplatine) wird dazu die Schaltschwelle eingestellt. Als Letztes sitzt auf der Konsole noch der Drehinkrementalgeber ROT1A. In ihm integriert ist der Drucktaster ROT1B, der durch Druck auf den Knopf des Drehgebers geschlossen wird. Weitere Informationen zu Inkrementalgebern finden sich auch in diesem Artikel.
 


Schaltplan Externe Komponenten
Schaltplan

Externe Komponenten

Mit "Externes" sind Anschlüsse und Bauten außerhalb des Gehäuses gemeint, siehe Schaltplan. Das Versorgungs-Schaltmodul ist eine Kombination aus Netzteil und schaltbarer Steckdose. Das Ein- und Ausschalten der Steckdose übernimmt dabei ein Halbleiter-Relais (Solid-State-Relais). Gegenüber einem herkömmlichen Relais hat ein solches den Vorteil, dass der Schaltvorgang kontaktlos und ohne Induktionsrückschlag vonstatten geht. Das Solid-State-Relais kann Ströme bis zu 2A schalten. Ergo: An der schaltbaren Steckdose sind nur Geräte erlaubt, deren Leistungsaufnahme nicht höher als 400W liegen. Andernfalls sollte man ein leistungsstärkeres Solid-State-Relais einsetzen.
Der zweite externe Block ist das DCF-Temperatur-Modul (Bild links). Da das Gehäuse der GenuhR komplett aus Metall ist, muss der DCF-Funkzeitempfänger außerhalb platziert sein. Zum Einsatz kommt hier ein fertiges DCF-Modul vom Typ BN641138, dass das demodulierte DCF-Signal in Rohform liefert (siehe Die Firmware). Kompagnon im DCF-Temperatur-Modul ist, wie der Name schon vermuten lässt, ein Temperatursensor von Typ LM75. Der kleine SMD-Sensor übermittelt die Temperatur als Digitalwert über I²C an den µController.

Bezugsquellen

Alle benötigten Bauteile sind in der Stückliste aufgeführt und unter anderem bei Reichelt, bei RS-Components und/oder Conrad zu bekommen.
Die PCBs der beiden Platinen finden sich hier (Boardplatine) und hier (Konsolenplatine). Wer sich selbst an der Umsetzung des Schaltplans ins PCB versuchen möchte, sollte bedenken, dass das Ausmaß der Platinen und die Platzierung der Bauteile, insbesondere die der kleinen Konsolenplatine, exakt auf das Gehäuse mitsamt der Frontplatte (siehe Das Gehäuse) ausgerichtet sind. Der leichtere Weg ist aber der, die GC-Prevue-Datei hier (Boardplatine) und hier (Konsolenplatine) herzunehmen und an einen Musterplatinen-Hersteller wie z.B. M&VPCB-Pool oder Multi-PCB zu schicken.
zurück