Was ist ein Wort-Wecker?
Ein Wort-Wecker ist ein Wecker, der die Zeit nicht mit Zeigern oder Ziffern darstellt, sondern mit Wörtern in natürlicher Sprache als Satz.
Es gibt auch eine Anleitung für den Zusammenbau eines gelaserten Gehäuses.
Bausatz und Gehäuse
Einen Komplettbausatz für den Wort-Wecker und auch einzelne Gehäuse-Bausätze gibt es im Onlineshop.
Einzelteile des Wort-Weckers gibts bei Elmotex.
Wie funktioniert das?
Der Wort-Wecker treibt eine 16x16 Pixel-Matrix durch Multiplexing. Für den Menschen erscheinen die schnell durchgeschalteten Zeilen wie ein stehendes Bild. Diesen Effekt nennt man Nachbildwirkung.
1. Die Platine
Die Wort-Wecker-Platine gibt es in Schwarz und Weiß. Hier haben wir als Beispiel eine schwarze genommen.
2. Die LEDs
2.1 Auswahl
Auf dem Wortwecker kann man entweder normale (zweibeinige) oder Superflux-LEDs verwenden. Bei den normalen LEDs gehört die Kathode (-) (kurzes Bein) nach oben, bei den Superflux-LEDs die abgeschrägte Ecke nach oben rechts.
2.2 LEDs fixieren
Da die Platine vom WortWecker ziemlich groß ist, verhindert man mit etwas hitzebeständigem Klebeband das Herausfallen der Teile.
2.3 Flach stecken
Die LEDs müssen plan an der Platine liegen, wenn sie angelötet werden, sonst strahlen sie später nicht im rechten Winkel zur Platine ab.
Natürlich kann man auch mehrere LEDs abkleben und dann in einem Schwung anlöten.
2.4 Konzentration!
Die LEDs einzulöten kann eine ermüdende Arbeit sein. Aber gerade hier muß man hochkonzentriert bei der Sache bleiben.
3. Die Stromversorgung
3.1 Aufbau
Die Stromversorgung besteht aus dem Hohlstecker (Power plug), den Tantal-Kondensatoren C3 (+ rechts) und C4 (+ links) (0,47 μF und 22 μF), dem Kondensator C5 (100 nF), dem Spannungsregler U1 (LM2940), der roten 3 mm-LED (POWER) (Kathode (-) rechts), dem Widerstand R14 (1 kOhm) und der Schutzdiode D1 (1N4001).
3.2 Tantal-Kondensatoren
Tantal-Kondensatoren haben eine Polung! Auf dem Gehäuse ist der Pluspol gekennzeichnet.
Unwillige Bauteile wie den Hohlstecker oder den Spannungsregler kann man wieder mit Klebeband bändigen.
3.3 Messpunkte
Fertig aufgebaut muß man an der Diode 5 Volt messen können. Dazu müssen allerdings am Hohlstecker mindestens 7,5 Volt anliegen, sonst kann der Spannungsregler nicht regeln.
3.4 Testen
Zwischen die LED und deren Widerstand kann man entweder eine Brücke löten, oder eine Stiftleiste mit Jumper, dann kann man die Power-LED auch ausschalten, wenn man sie nicht mehr benötigt.
4. Die Taster
Mode, H+ und M+ werden mit Kurzhubtastern bestückt, R19-R21 mit 10 kOhm-Widerständen. An die drei Stecker für Stiftleisten können dann die Taster angeschlossen werden, die im Gehäuse verbaut werden. (Beim Komplettbausatz werden die Taster auf der Platinen-RÜCKSEITE aufgelötet, damit können sie direkt von hinten bedient werden.)
5. Die Backup-Stromversorgung
5.1 Knopfzelle
In älteren Versionen des Wort-Weckers wird die Echtzeituhr von einer Knopfzelle gepuffet.
In die Löcher bei BAT+ und BAT- wird ein Knopfzellenhalter gelötet.
5.2 Speicherkondensator
Bei neueren Versionen ist statt der Batterie ein
Speicher-Kondensator vorgesehen. Der Kondensator lädt
sich im normalen Betrieb und kann die Echtzeituhr
über Tage mit Strom versorgen, wenn das Netzteil
ausfällt.
Dazu löten wir bei D19-D22 vier Schaltdiode (1N4148,
auf die Richtung achten), bei R31 einen 4,7 kOhm- und
bei R30 einen 820 Ohm-Widerstand ein. GC+ und GC-
steht für Gold Cap
Plus und Minus, dort kommt
der Superkondensator hin (47.000 μF; 5,5 Volt).
6. Der Mikrocontroller und die Status-LEDs
6.1 Der 16 MHz-Quarz
Den Schwingkreis für den Mikrocontroller kann man entweder aus einem 16 MHz-Quarz (XTAL1) und zwei 22 pF-Kondensatoren (C1, C2)...
6.2 Resonator
... oder mit einem 16 MHz-Resonator aufbauen (der dann in die drei Löcher bei XTAL1 geht). Dann entfallen die beiden 22 pF-Kondensatoren.
6.3 Kleinteile
C6 und C7 sind 100 nF-Kondensatoren. R17 und R18 werden mit
1 kOhm-Widerständen bestückt. Die LED DCF77
wird
mit einer gelben (Kathode (-) rechts), die LED RTC
mit einer grünen
3 mm-LED bestückt (Kathode (-) links). S1 ist ein Kurzhubtaster für den Reset,
R15 ein 10 kOhm-Widerstand. In die FTDI-Leiste kommt
eine Pinnleiste mit 6 Pins, falls man die Firmware
neu aufspielen möchte.
7. Die Echtzeituhr
7.1 Vorbereitung
Der Uhrenquarz der Echtzeituhr (XTAL2) muß mit seinem Gehäuse sauber an die kleine Ground-Plane (GND) gelötet werden. Dazu klebt man ihn am besten mit einem Klebeband vor dem Einlöten der beiden Beine auf der Platine fest, damit er schön flach anliegt. Dann bestreicht man das Gehäuse mit Flußmittel und lötet es behertzt an die Ground-Plane.
7.2 Uhrenquarz anlöten
Dabei darf der Quarz nicht zu heiß werden und er darf auch nicht ertränkt werden! Die Lötdauer sollte 1,5 Sekunden nicht überschreiten!
7.3 Kleinteile
D2 ist eine 3,0 Volt Zener-Diode, R22 ein 220 Ohm-Widerstand. R12, R13 und R29 werden mit je 4,7 kOhm bestückt.
8. Der LDR
Der LDR bildet zusammen mit R23 (10 kOhm) einen
Spannungsteiler. Der LDR wird ja typischerweise im
Gehäuse verbaut und dann an die beiden Pins
LDR
angeschlossen.
9. Die LED-Treiber
9.1 Kleinteile
C8, C9 und C10 sind 100 nF-Kondensatoren. R16 ist ein 4,7 kOhm-Widerstand. R1-R11, R24-R28 sind 39 Ohm-Widerstände.
9.2 Shift-Register und Darlington-Arrays
Die Shift-Register (74HC595) bekommen 16-Pin-Sockel, die Darlington-Arrays (UDN2981A bzw. TBD62783APG) bekommen 18-polige Sockel.
9.3 Versorgungsspannung
Bei neueren Platinen kann man mit einem Jumper die Spannungsversorgung der Darlington-Arrays zwischen 5 Volt (5V) und der externen Spannung (Vext) umschalten.
Mit dem Auslaufen der UDN 2981A Treiber und dem dadurch bedingten Wechsel zu den TBD62783APG ist der Betrieb der LED Matrix mit 7,5V (also dem Jumper Setting "Vext" ) nicht mehr empfohlen. Es kann zu einem mitglimmen benachbarter LEDs kommen und die Lebensdauer der LEDs wird herabgesetzt.
Daher also den Jumper "5V<>Vext" immer auf 5V stellen.
Um die maximale Helligkeit zu erreichen wurde der Wert von R1 - R16 auf jeweils 39Ohm angepasst.
10. Testen
So sollte die Uhr beim ersten Einschalten nach dem Aufspielen der Firmware (unter Donloads, link oben auf dieser Seite) aussehen.
Die grüne LED muß im Sekundentakt blinken.
11. Abschlußarbeiten
Vor dem weiteren Betrieb
muß die Platine mit Isopropanol (z.B.
Teslanol® Isopropanol, Aktiv-Reiniger, 1000ml
12. Der DCF77-Empfänger
Optional kann ein DCF77-Empfänger eingebaut werden. Auf der Platine ist in dem Bereich zwischen den großen Befestigungslöchern für die Ferrit-Antenne keine Grundfüllung. Die Anschlußleiste entspricht der Belegung von Pollin. Ein Kurzschlußbrücke in den untersten zwei Löchern schaltet PON auf GND (und somit den Empfänger ein).
Beim Komplettbausatz mit RIBBA Rahmen wird der DCF Empfänger erst später, und an anderer Stelle, eingebaut und verkabelt. Siehe Bauanleitung WORTWECKER RIBBA Rahmen
Tipp: Bei neueren Firmwares schaltet A0
den Empfänger ein. A0 ist auf der Platine herausgeführt
und kann mit PON verbunden werden. Siehe auch:
Der A0-Hack.
Tipp: Die Ferritantenne sollte so liegen, daß die gewickelte Spule nach links zum ATMEGA zeigt.
Wie geht es weiter?
Im Diskussionsforum findet man Hinweise über den Bezug bzw. Herstellung der Frontplatte.
Vorlagen zum Plotten gibts im Downloadbereich.
Es gibt auch eine Anleitung, wie man eine Infrarot-Fernbedienung an die Platine anschließen kann.
Stückliste
| Referenz | Anzahl | Bezeichnung | Wert | Artikel |
|---|---|---|---|---|
| XTAL2 | 1 | Uhren-Quarz | 32.768kHz; 12,5pF | 02695 |
| DCF77 | 1 | LED 3mm | grün | 01569 |
| RTC | 1 | LED 3mm | gelb | 01571 |
| Power | 1 | LED 3mm | rot | 01573 |
| D2 | 1 | Zener-Diode | 3,0V/0,5W | 00348 |
| D1 | 1 | Diode | 1N 4007 | 03674 |
| D19-D22 | 4 | Diode | 1N 4148 | 00235 |
| C5-C10 | 6 | Kondensator | 100nF/63V | 02185 |
| C3 | 1 | Tantal-Kondensator | 0,47µF/35V | 03649 |
| C4 | 1 | Tantal-Kondensator | 22µF/16V | 03648 |
| GC+/GC- | 1 | Gold-Cap | 47.000uF | 01983 |
| R15, R19-R21, R23 | 5 | Widerstand 1/4W | 10 kOhm | 03402 |
| R12, R13, R16, R29, R31 | 5 | Widerstand 1/4W | 4.7 kOhm | 03397 |
| R14, R17, R18 | 3 | Widerstand 1/4W | 1.0 kOhm | 03388 |
| R1-R11, R24-R28 | 16 | Widerstand 1/4W | 39 Ohm | 03265 |
| R30 | 1 | Widerstand 1/4W | 820 Ohm | 03387 |
| R22 | 1 | Widerstand 1/4W | 220 Ohm | 03379 |
| LDR | 1 | Fotowiderstand | A995011 | 00387 |
| UDN2981A | 2 | Darlington-Arrays | TBD62783APG | 02739 |
| 74HC595 | 4 | Shift-Register | 74 HC 595 | 02142 |
| ATMEGA328 | 1 | Mikro-Controller programmiert | Atmega 328 | 02602 |
| DS1307 | 1 | Echtzeituhr | DS 1307 | 02520 |
| U1 | 1 | Spannungsregler 5V | TS2940CZ-5.0 | 02612 |
| Mode, H+, M+, S1 | 4 | Kurzhub-Taster | TP0430 | 03450 |
| Power plug | 1 | Einbaubuchse 2,1 mm | DC-EBH2.1 | 03437 |
| 3 | Kurzschlussbrücken | Jumper | 02942 | |
| 1 | Präzisionsfassung | DIL-8 | 01962 | |
| 4 | Präzisionsfassung | DIL-16 | 01964 | |
| 2 | Präzisionsfassung | DIL-18 | 01965 | |
| 1 | Präzisionsfassung | DIL-28-S | 01971 | |
| SPK+/SPK- | 1 | Signalgeber | LD-BZEG-1205 | 02989 |
| 2 | Kabelbinder | schwarz | 02054 | |
| 1 | Stiftleiste, trennbar | 1x40 polig | 03335 | |
| 1 | Platine | WW_PCB_V2 | 50008 |