Funkuhr
Und läuft, und läuft, und läuft, und läuft, und läuft, und läuft, und läuft, und läuft...
Die Bauanleitung zu diesem Projekt "Atomuhr" war in den elrad Heften 6/1985 und 7/1985 abgedruckt.
Es ist aber keine "Atomuhr" wie der Titel des elrad-Artikels vermuten lässt, sondern "nur" eine Funkuhr. Das, was heute zum Teil als Armbanduhr verkauft wird, war 1985 noch "etwas" größer, da die Technik damals größer und stromfressender war als heute.
Hintergründe zur Software waren im Heft 11/1985 zu finden. Die Zeitschrift elrad gibt es seit 1998 nicht mehr. Sie erschien von 1977 bis 1997 im heise Verlag, bevor sie verkauft und kurz danach eingestellt wurde. Das Archiv dieser Zeitschrift ist noch als Doppel-DVD im heise Verlag erhältlich. Dort sind auch die Schaltpläne und die Software zu finden.
Geschätzte 30 Jahre hat diese Funkuhr schon auf der Uhr...
Sieht zwar etwas "mitgenommen" aus (vor allen Dingen das Plastikgehäuse des Empfängers, aber funktioniert noch immer tadellos.
DCF77 sei Dank!
Unser deutscher Zeitzeichensender in Mainflingen bei Frankfurt versorgt diese (und Millionen weiterer Funkuhren) mit der aktuellen gesetzlichen Uhrzeit. Das Signal mit der Frequenz 77,5 kHz wird mit einer Leistung von 50kW seit dem 01.01.1959 ausgestrahlt und ist mit "einfachen" Geräten zu empfangen.
"Einfach" heißt in diesem Falle, dass man dafür schon ein ganzes TTL-Grab benötigte oder man dazu die in den 80er Jahren doch schon recht preiswert erhältlichen Mikroprozessoren verwenden kann. Damals gab es noch keine core-i oder Athlon-CPUs. Die wären dafür auch absoluter Overkill an Rechenleistung. Heute würde man für so eine "Aufgabe" eher einen kleinen Mikrocontroller a la ATMEL nehmen. Hier werkelt ein 8048, bzw. ein 8035 mit 6 MHz Taktfrequenz.
Auch für die Empfängerschaltung, die das 77,5 KHz-Signal verstärkt und "dekodiert" gibt es heute winzige Chips, die das mit wenigen Mikroampere aus einer Mignonzelle erledigen. 1985 gab es diese "Chips" noch nicht. Daher musste man das "zu Fuß" machen.So richtig mit AM-Verstärker und Detektor, Oszillator und einer ordentlichen Ferritantenne.
Die Software, die auf dem Prozessor läuft, ist in einem EPROM 2716 - mit gerade mal 2 kByte - Sie lesen richtig: 2048 Byte gespeichert. Das Programm besteht aus Assembler-Code - wurde also direkt für diesen Prozessor "entwickelt".
Wie schon in den ersten Zeilen erwähnt, läuft die Uhr (mit einigen Jahren Pause) heute immer noch. Empfänger anstöpseln, ein Netzkabel mit Kaltgerätestecker anschließen - läuft. Nach 2-3 Minuten zeigt die Uhr die aktuelle Zeit nebst kompletten Datum und Wochentag an - und das mit einer Genauigkeit, bei der jede Breitling oder Rolex uralt aussieht.
Da ich damals einen großen Posten Siebensegmentanzeigen hatte, die aber leider eine andere Pinbelegung als die in der Bauanleitung angegebenen Anzeigen hatten, musste ich mir kurzerhand was selbst bauen und habe da einfach auf einer Lochrasterplatte "frei" verdrahtet. Ich war so frei und habe die Anzeige des Wochentages (in Ziffern von 1 bis 7) vor die Uhrzeit gesetzt. Sieht meiner Meinung nach besser aus als hinter den Sekunden. Zwischen dem Wochentag und der Stundenanzeige ist der im Bauplan erwähnte "Dezimalpunkt" der ein fehlerfrei empfangenes Signal durch Leuchten anzeigt. Hier habe ich eine rechteckige LED eingebaut und die mit "DCF" beschriftet.
Einen Haken hat diese Uhr allerdings: Im Gegensatz zum DCF-Protokoll hat diese Uhr eine 4-stellige Anzeige der Jahreszahl. Im DCF-Signal werden aber nur die letzten beiden Stellen übertragen, als "18" anstatt "2018".
Das Programm ist so "programmiert", dass Jahreszahlen ab "80" als 19xx angezeigt werden, Jahreszahlen bis "79" als 20xx.
Sollte die Uhr tatsächlich noch über 60 Jahre halten, muss ich das Programm womöglich noch anpassen - falls ich das noch erlebe...sonst zeigt sie nach dem 31.12.2079 plötzlich 1980 an...
Noch ein Wort zum Netzteil: Wer auf Anhieb errät, wo ich das her habe, muss wohl in den 80ern Radio- und Fernsehtechniker gewesen sein und viel mit Loewe "gearbeitet" haben. Das Netzteil ist tatsächlich noch aus einem alten Röhrenfernseher und wurde nur dezent "entschlackt" und "leicht" umgebaut.
Da das Gehäuse geschlossen ist, und daher der Kühler für den 5-Volt-Regler darin etwas "zu heiß" wurde, habe ich den Regler einfach ans Gehäuse geschraubt. Der Rest ist, bis auf ein paar getauschte Elkos (wegen Altersschwäche) noch Original aus den 80ern.
Noch ein paar Infos zu den anderen Teilen:
Das Gehäuse besteht aus einer 3 mm dicken Rückwand, auf der alle Teile (mit Ausnahme der Buchsen für den Empfänger und der Kaltgerätebuchse sowie dem 5V-Längsregler 7805) montiert sind. Die 4 Seiten sind je 2 Winkelprofile mit der langen Seite aneinander geschraubt. Die Front besteht aus 3mm dickem rotem "Plexiglas".
Die Hauptplatine ist von der Vorlage aus elrad selbst geätzt und gebohrt. Die "CPU" 8048 stammt aus Restposten von "Völkner". Das EPROM habe ich auch irgendwo ausgebaut und es damals mit dem Commodore C-64 und einem selbstgebauten Programmer "gebrannt". TI (also Texas Instruments) behauptete damals, dass die Daten im EPROM ca. 10 Jahre halten. Das tun sie mittlerweile seit 30 Jahren. Das EPROM-Fenster ist übrigens mit einem "Schreibschutzaufkleber für 5,25"-Disketten" abgeklebt. Macht seinem Namen daher alle Ehre. ;-)
Der Empfänger wanderte "aus Versehen" in eine Mon-Cherie-Plastik-Schachtel, weil die Langwellen-Ferritantenne aus einem alten Röhrenradio genau hinein passte. Die Empfängerplatine wurde noch rückseitig mit etwas Alufolie abgeschirmt (auf die Innenseite der Plastikschachtel geklebt). Der Empfang ist selbst im Keller so gut, dass eine Ausrichtung der Ferritantenne nicht nötig ist. Ist ja kein Wunder - bis zum DCF77 am Seligenstädter Dreieck sind es von uns nur etwa 68 km Luftlinie.
