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Dienstag, 14. Oktober 2014, 17:17

UTC-Wanduhr XXL

Ich möchte mir eine Wanduhr mit Digital-Anzeige bauen, die immer UTC anzeigt.

Da dieses Selbstbauprojekt Mitstreiter gefunden hat, lagere ich dieses Projekt nun in einen eigenen Gesprächsfaden aus.
73 Pepe


PS. Damit keine Missverständnisse entstehen: Ich habe zwar neulich den Vorschlag gemacht, ein solches Projekt anzugehen, doch ich selbst werde dieses Projekt erst im kommenden Frühling angehen. Diess soll aber alle anderen nicht daran hindern, diese Projektidee jetzt schon aufzugreifen und schon zeitnaher umzusetzen. Deshalb soll die Diskussion auch hier im Forum oder im Wiki oder am OV-Abend stattfinden, damit alle mitlesen und mitdenken können.
I am ur sked, OM! (DARC Vader)

2

Dienstag, 14. Oktober 2014, 17:35

Bisheriger Stand der Diskussion

Ich kopier mal aus dem anderen Gesprächsfaden die bisherigen Anregungen:
  • Uwe DC5PI hat was ähnliches neulich gebaut und im QRP-Forum vorgestellt: http://qrpforum.de/index.php?page=Thread?73066#post73066
    Mein Ziel ist die XXL-Version für an die Wand.

  • Wünschen würde ich mir jedoch zwei Zeitanzeigen - eine UTC und eine Lokalzeit
    und der Wechsel von Sommer auf Winterzeit und zurück sollte bei der Lokalzeit
    automatisch gehen. Möchte die Zeit nicht manuell umstellen müssen.
    UTC bleibt "konstant". Das ganze noch Beleuchtet und gut ablesbar, will heißen
    "große" Anzeige.

  • Alternative zu DCF77: GPS Modul verwenden. Da braucht die Antenne zwar freie
    Sicht auf den Himmel, dafuer gibt es bei den meisten GSP Empfaengern aber auch
    einen brauchbaren 1PPS Ausgang. Den koennte man als Erweiterung des Projektes
    dann zur Stabilisierung eines Frequenznormales oder als Komponente in einem
    Frequenzzaehler verwenden.

  • Gestern am OV-Abend wurde hierzu diskutiert:
    * Autarker Betrieb ist ein Muss. Ein fehlerfreier Empfang in einem HF-geschwängerten Shack ist nicht ständig gewährleistet.
    * Auswertung DCF77-Signal kann primär auf die Auswertung des Minutentaktes beschränkt werden, um eine Nachjustierung im Zehntelsekundenbereich zu gewährleisten. Mehr braucht es nicht für eine Microcontroller-gesteuerte Uhr.

  • Ich habe nun diese Ideen in einer Projektseite im Wiki festgehalten: http://www.ov-selbstbau.de/wiki/index.ph…ekt_UTC_Wanduhr

  • meine Projektunterlagen, insbesondere das Programm kann ich Dir anbieten und auch die Hardwareplatform würde ich bei behalten.

    Die DCF77 Uhr mit LED-Anzeige würde ich Remote, also abgesetzt von DCF77 Empfänger, betreiben.

    Dazu bietet sich ein kleiner AVR Microcontroller Atmega an, der über eine serielle Ansteuerung (9600 Baud N,8,1) seine Anzeigedaten erhält.
    Die Datenschnittstelle würde ich als 20mA Stromschleife mit Optokopplern ausführen.
Ich hoffe, ich hab nichts übersehen. Ansonsten bitte ergänzen.
73 Pepe
I am ur sked, OM! (DARC Vader)

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Dienstag, 14. Oktober 2014, 17:41

Ergänzend kopier mal hier rein, was ich noch per eMail erhalten habe:
  • Zitat von »Erich DL7TUX«

    ich habe den Algorithmus, die empfangene Lokalzeit inclusive
    Sommerzeit-Flag in Epochensekunden seit 1.1.1970 0h UT umzurechnen
    und daraus dann wieder eine lesbare Datum-Uhrzeit in UT zu gewinnen,
    den habe ich zusammen. Im Moment in gforth realisiert. Aber das ist
    nur eine Vorstufe, um zu sehen, daß ich die Rechnerrei richtig
    verstanden habe. Jetzt kann ich das in amForth auf einem atmega-
    Kontroller portieren. [...]

    Anzeige: ich finde diese flackernden Multiplex-Anzeige ziemlich
    scheußlich. Ich plädiere für Schieberegister, für jede Ziffer eins,
    so daß die Ziffern kontinuierlich leuchten. Wenn ich die Helligkeit
    regeln will, dann kann ich alle *gleichzeitig* mit einem 1kHz PWM
    Signal regeln. So wäre meine Vorstellung.

    Die Anzahl der Ziffern kann von HH:MM bis YYYY-mm-dd HH:MM:SS reichen.
    Man kann auch 'ne Geek Uhr draus machen und die Epochensekunden
    anzeigen, z.B. jetzt: 1413226046

    Jedenfalls hat mich die Aufgabe soweit gereizt, daß ich Code produziert
    und Wikipedia gelesen habe. :-)

    Als Seitenthema habe ich noch, eine Sternzeituhr zu machen. Diese Umrechnung
    muss ich mir noch ansehen. Das brauchen aber nur astronomisch Interessierte.

Die Projektseite im Wiki habe ich nochmals nachgeführt. Für die nächsten 6 Monate - wo ich an diesem Projekt nicht beteiligt sein werde - da möchte bitte jeder selbst die Nachpflege der Wiki-Projektseite sicherstellen (sofern dies überhaupt erwünscht ist).
73 Pepe
I am ur sked, OM! (DARC Vader)

4

Dienstag, 14. Oktober 2014, 19:51

hallo,

@pepe: es lebe die vierte dimension...eine eingestellte forthzeitschrift

73 de
addi / dc0dw

5

Mittwoch, 15. Oktober 2014, 11:38

Tipps

Hallo,

ich wollte im Zusammenhang mit dem UTC Projekt auf ein ähnliches Projekt verweisen:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Word_Clock
http://www.mikrocontroller.net/topic/156661


Im Rahmen der Entstehungsgeschichte der Wordclock wurden schon sehr viele Fragen sehr ausführlich diskutiert und gelöst, die sicher auch im Zusammenhang mit der UTC-Clock anfallen werden (z.B. DCF77 Modul mit all den auftretenden Problemen). Auch den Code kann man für die UTC-Clock adaptieren.

Viele Grüße

Karl-Heinz

  • »DL2HSC« ist männlich

Beiträge: 83

Hobbys: QRP, Selbstbau, Bergwandern, AATiS

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6

Mittwoch, 15. Oktober 2014, 15:13

Ich habe diese Uhr gebaut:
AS324 Multiclock. Die macht genau das, was hier besprochen wird.
Läuft seit dem Frühjahr ohne Probleme. Beim TAE 2014 haben sich viele OMs ebenfalls für einen Nachbau entschieden.

73 Harald

7

Mittwoch, 15. Oktober 2014, 19:48

Ich habe diese Uhr gebaut:
AS324 Multiclock. Die macht genau das, was hier besprochen wird.
Moin,

genau. DL5OAU steht auf der Platine. Das ist Uli, unser OVV von H23. Er und eine handvoll anderer OM haben seit mehr als 10 Jahren einen regelmässigen Bastelabend im OV-Heim.

Interessant: Als ich beim virtuellen A55 OV-Abend, wo die Uhr Thema war, sagte, dass wir im OV sowas schon komplett mit allen gelösten Problemen fertig haben, gab es kein Interesse. ?( Unser ehemaliger OVV Bernd, DF1YA(at)DARC.DE hat das Ding mit großen LED und dann als 7-Segment gebaut. Richtig groß und funktioniert gut. Ist ohne Brille zu lesen, hi. Somit bräuchte man das Rad nicht neu erfinden...
73 de Michael, DF2OK Ich bin nicht auf der Welt, um so zu sein, wie andere mich gern hätten. Webseite qrz.com YouTube Twitter
~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~

8

Mittwoch, 15. Oktober 2014, 20:07

Als ich beim virtuellen A55 OV-Abend, wo die Uhr Thema war, sagte, dass wir im OV sowas schon komplett mit allen gelösten Problemen fertig haben, gab es kein Interesse.

Hallo Michael
Tut mir leid, wenn dieser Eindruck entstanden ist. Aber ich habe mir sehr wohl gemerkt, dass ich dich zur gegebener Zeit wieder ansprechen kann, weil in deinem OV genau dieses Projekt schon mal gebaut worden ist. Hingegen habe ich vergessen - und da bin ich jetzt froh um deine erneute Nennung - es auf Wiki einzurtragen. In diesem Sinne hat sich deine Nachricht jetzt bereits gelohnt. Ist jetzt im Wiki notiert. :-)
73 Pepe
I am ur sked, OM! (DARC Vader)

9

Mittwoch, 15. Oktober 2014, 21:36

Ist jetzt im Wiki notiert. :-)
Moin, ist aber H23 und nicht H34. :-)
73 de Michael, DF2OK Ich bin nicht auf der Welt, um so zu sein, wie andere mich gern hätten. Webseite qrz.com YouTube Twitter
~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~

10

Mittwoch, 15. Oktober 2014, 21:41

Moin, ist aber H23 und nicht H34. :-)
Danke für den Hinweis. ist korrigiert. 73 Pepe
I am ur sked, OM! (DARC Vader)

11

Sonntag, 16. November 2014, 17:17

UTC Wanduhr --- Uhrenquarz zu schnell

Tag,
ich darf jetzt auch ins Forum posten (Danke, Peter!)

@DC0DW (Addi)
die Vierte Dimension ist keineswegs tot: http://www.forth-ev.de/filemgmt/viewcat.php?cid=2


Ich habe mich mit dem Projekt inzwischen ja beschäftigt. Und ja, ich weiß, daß das ein
"gelöstes Problem" ist. Was ist daran falsch? Der AS324 Bausatz macht vielleicht das,
was hier gewünscht wurde --- aber auch nicht mehr. Wer sofort so eine Uhr braucht,
der darf sich eine besorgen, als Fertiggerät oder Bausatz. Wer aber genau verstehen
will, wie das Ding innendrin funktioniert, der wird damit vielleicht nicht so ganz
zufrieden sein.

Ich lerne gerade, wie ich die Ungenauigkeit des Uhrenquarzes (Frequenz zu hoch) durch
einen numerischen Ozsillator so zurechtstreicheln kann, daß eine genauer laufende
Uhr dabei herauskommt. Mir ist es dabei deutlich wichtiger, die Innereien zu verstehen,
als sofort zu so einer Uhr zu kommen. Und eine Uhr, die 2.5 Sekunden pro Stunde
zu schnell geht, ist ganz klar nicht akzeptabel.

72 de Erich, dl7tux

12

Sonntag, 16. November 2014, 23:17

Moin, Erich und Ihr anderen,

erst einmal kann ich heftig bestätigen, dass es einfach Spaß macht, so etwas zu entwickeln!

Ich habe seit Anfang des Jahres ein selbstprogrammiertes Ührchen im Betrieb - aber mit etwas anderer Zielsetzung: Es soll mir nachts im Schlafzimmer die Zeit zeigen.

Als besonderes Schmankerl betreibe ich das Ding nicht (direkt) aus der Steckdose, sondern über vier Mignonakkus der 2Ah - Klasse. Die ich nicht öfter als einmal in etwa drei Monaten austauschen will. Damit ergab sich die Zielsetzung, den Gesamtstromverbrauch unter 1 mA zu halten.

Das habe ich hingekriegt. Die CPU (ein ATMega16L in meinem Fall) pennt fast die ganze Zeit. Die sechs LED-Ziffern (jede Siebensegment plus ".") werden 128 mal in der Sekunde für je 30 µs unter Strom gesetzt. Das gibt eine fürs dunkle Schlafzimmer angemessene Helligkeit bei einem Gesamtenergieverbrauch bei 1 mA wie geplant.

Ich habe blöderweise die Dioden mit Vorschaltwiderständen von 470 Ohm an den µC angeschlossen. Hätte ich hier kleinere Werte benutzt, könnte ich die LEDs für die gleiche Helligkeit noch kürzer aufleuchten lassen und die CPU würde länger schlafen.


Ich lerne gerade, wie ich die Ungenauigkeit des Uhrenquarzes (Frequenz zu hoch) durch
einen numerischen Ozsillator so zurechtstreicheln kann, daß eine genauer laufende
Uhr dabei herauskommt.

Ich habe das wie folgt gelöst: Meinen 32768Hz Uhrenquarz ausgemessen, indem ich die Uhr einfach im Spätsommer einige Wochen habe laufen lassen und über die Abweichung Buch führte. Er schwang etwa 32767,25 mal pro Sekunde.

Mein Uhrenquarz hängt am Timer2. Ich kompensiere die Abweichung, indem ich bei jedem Timer2-Überlauf (also 128 mal in der Sekunde, wenn mein Quarz genau wäre) im Interrupthandler die Zahl 33.555.198 zu einem 32bit - Wert addiere. Wenn bei dieser Addition der 32bit - Wert überläuft, ist eine Sekunde um. Ginge mein Quarz genau, würde ich 2 ** 32 / 128 = 33.554.432 addieren.

Nach Weglassen von hier unwichtigen Details sieht das in C so aus:

Quellcode

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// Define a tack to be 2 ** (-32) seconds,
// then we would usually expect 33554432 tacks per 1/128 s tick from the xtal.
// Actually measured:
static const uint32_t tacks_per_tick = 33555198L;
volatile uint32_t tacks;
volatile uint8_t seconds = 0;

ISR(TIMER2_OVF_vect) {
  const uint32_t local_tacks = tacks;
  const uint32_t new_local_tacks = local_tacks + tacks_per_tick;
  if ((0x80000000L & local_tacks) && ! (0x80000000L & new_local_tacks)) {
    // Overflow - a second has passed.
    seconds++;
  }
  tacks = new_local_tacks;
}


Das Hauptprogramm, durch den Timerüberlauf-Interrupt mit aufgeweckt, bucht die Sekunden von der seconds Variable runter (zieht 1 ab, wenn da was ist) und dort rein, wo die LEDs gefüttert werden, die anschließend aufleuchten.

Weitere Schmankerl:

  • Als "User Interface" benutze ich einen Bananenstecker (an Masse), den ich auf Heftzwecken tippe. Damit kann ich die Uhr stellen und auch beliebig zwischen den Zeitzonen UTC, MEZ und MESZ wechseln. (Ich hätte auch Taster nehmen können.)
  • Der ADC misst einmal alle zehn Sekunden die Batteriespannung. Sind die Akkus schon ziemlich erschöpft, werden die Sekunden nicht mehr angezeigt: Zeit für den Akkuwechsel. Sinkt die Akkuspannung weiter, geht die Anzeige ganz aus, damit die Uhr noch möglichst lange weiter läuft.
  • Den Akkuwechsel überbrücke ich mit einem 1F - Kondensator.
  • Ebenfalls per ADC greife ich alle zehn Sekunden die Helligkeit der Umgebung mittels einer Fotodiode ab. Ich könnte die LEDs dann passend heller regeln. Aber damit wäre der Akku zu schnell leer. Ich mache statt dessen die LEDs ganz aus, wenn es hell ist (dann kann ich schließlich auch meine Armbanduhr erkennen). Nur zu jeder vollen Stunde wird kurz mit der nötigen Helligkeit angezeigt, falls ich gerade im Radio DLF höre und mit dem Zeitzeichen vergleichen will.
  • Es wird derzeit kälter in unserem Schlafzimmer, wodurch die Uhr jetzt ungefähr eine Sekunde in drei Wochen nach geht. Um hier noch etwas heraus zu holen, habe ich an den Quarz mit Heißkleber einen LM335 Temperatursensor gebabscht. Ich habe vor, gelegentlich die Temperaturkurve des Quarzes zu erfassen. (Ein GPS-Modul dafür habe ich.) Dann kann ich statt mit der festen Zahl 33.555.198 mit einer zur Quarztemperatur passenden Zahl kompensieren.


Alle ADC-Messungen gehen gegen die eingebaute Referenz. Spannungsteiler reduzieren die zu messenden Spannungen sinngemäss. Damit diese Spannungsteiler nicht den Akku nach und nach leer saugen, werden Fotodiode oder Temperatursensor überhaupt nur während der Messungen unter Strom gesetzt, über einen jeweils dazu dedizierten IO-Pin. Die Batteriespannung wird analog auch nicht direkt gemessen, sondern die Ausgangsspannung an einem IO-Pin, ebenfalls durch Spannungsteiler passend reduziert.

Ich habe jeden Abend kurz vor dem Einschlafen meine Freude an meinem "Ührchen", das oben auf dem Kleiderschrank still und ohne jede Blendwirkung seinen Dienst tut.

Ich wünsche auch Euch solche Zufriedenheit mit Euren Selbstbauprojekten!

73, Andreas

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Selbstbau, Selbstbauprojekt, Uhr, UTC, Wanduhr