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Aufbauanleitung für einen Wort-Wecker

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.

Wort-Wecker-Gehäuse

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.

Nachbildwirkung bei Wikipedia

Wort-Wecker: Die Platine

1. Die Platine

Die Wort-Wecker-Platine gibt es in Schwarz und Weiß. Hier haben wir als Beispiel eine schwarze genommen.

Wort-Wecker: Die LEDs

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 nach oben, bei den Superflux-LEDs die abgeschrägte Ecke nach oben rechts.

Wort-Wecker: LEDs fixieren
2.2 LEDs fixieren

Da die Platine vom WortWecker ziemlich groß ist, verhindert man mit etwas hitzebeständigem Klebeband das Herausfallen der Teile.

Wort-Wecker: Flach stecken
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.

Wort-Wecker: Konzentration!
2.4 Konzentration!

Die LEDs einzulöten kann eine ermüdende Arbeit sein. Aber gerade hier muß man hochkonzentriert bei der Sache bleiben.

Wort-Wecker: Aufbau

3. Die Stromversorgung

3.1 Aufbau

Die Stromversorgung besteht aus dem Hohlstecker (Power plug), den Tantal-Kondensatoren C3 und C4 (0,47 μF und 22 μF), dem Kondensator C5 (100 nF), dem Spannungsregler U1 (LM2940), der roten 3 mm-LED (POWER), dem Widerstand R14 (1 kOhm) und der Schutzdiode D1 (1N4001).

Wort-Wecker: Tantal-Kondensatoren
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.

Wort-Wecker: Messpunkte
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.

Wort-Wecker: Testen
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.

Wort-Wecker: Testen

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.

Wort-Wecker: Die Backup-Stromversorgung

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.

Wort-Wecker: Speicherkondensator
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).

Wort-Wecker: Der Mikrocontroller und die Status-LEDs

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)...

Wort-Wecker: Resonator
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.

Wort-Wecker: Kleinteile
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, die LED RTC mit einer grünen 3 mm-LED bestückt. 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.

Wort-Wecker: ATEMAG328
6.4 ATEMAG328

Und natürlich bekommt der ATMEGA328 einen 28-Pin-Sockel.

Wort-Wecker: Die Echtzeituhr

7. Die Echtzeituhr

7.1 Vorbereitung

Video Lötkurs Uhrenquarz

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.

Wort-Wecker: Uhrenquarz anlöten
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!

Wort-Wecker: Kleinteile
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.

Wort-Wecker: DS1307
7.4 DS1307

Und die DS1307 bekommt einen 8-poligen Sockel.

Wort-Wecker: Der LDR

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.

Wort-Wecker: Die LED-Treiber

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 68 Ohm-Widerstände.

Wort-Wecker: Shift-Register und Darlington-Arrays
9.2 Shift-Register und Darlington-Arrays

Die Shift-Register (74HC595) bekommen 16-Pin-Sockel, die Darlington-Arrays (UDN2981A) bekommen 18-polige Sockel.

Wort-Wecker: Versorgungsspannung
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.

Wort-Wecker: Testen

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.

Wort-Wecker: Abschlußarbeiten

11. Abschlußarbeiten

Vor dem weiteren Betrieb muß die Platine mit Isopropanol (z.B. Teslanol® Isopropanol, Aktiv-Reiniger, 1000ml) von Flußmittelresten befreit werden, da diese mit der Zeit Feuchtigkeit ziehen und zu Korrosion führen.

Wort-Wecker: Der DCF77-Empfänger

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).

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 diverse gefräste Gehäuse. Auch Hinweise über den Bezug der Frontplatte finden sich dort.

zum Diskussionsforum

Es gibt auch eine Anleitung, wie man eine Infrarot-Fernbedienung an die Platine anschließen kann.

zur Anleitung

Stückliste

ReferenzAnzahlBezeichnungWertArtikel
XTAL21Uhren-Quarz32.768kHz; 12,5pF02695
DCF771LED 3mmgrün01569
RTC1LED 3mmgelb01571
Power1LED 3mmrot01573
D21Zener-Diode3,0V/0,5W00348
D11Diode1N 400703674
D19-D224Diode1N 414800235
C5-C106Kondensator100nF/63V02185
C31Tantal-Kondensator0,47µF/35V03649
C41Tantal-Kondensator22µF/16V03648
GC+/GC-1Gold-Cap47.000uF01983
R15, R19-R21, R235Widerstand 1/4W10 kOhm03402
R12, R13, R16, R29, R315Widerstand 1/4W4.7 kOhm03397
R14, R17, R183Widerstand 1/4W1.0 kOhm03388
R1-R11, R24-R2816Widerstand 1/4W68 Ohm03268
R301Widerstand 1/4W820 Ohm03387
R221Widerstand 1/4W220 Ohm03379
LDR1FotowiderstandA99501100387
UDN2981A2Darlington-ArraysTBD62783APG02739
74HC5954Shift-Register74 HC 59502142
ATMEGA3281Mikro-Controller programmiertAtmega 32802602
DS13071EchtzeituhrDS 130702520
U11Spannungsregler 5VTS2940CZ-5.002612
Mode, H+, M+, S14Kurzhub-TasterTP043003450
Power plug1Einbaubuchse 2,1 mmDC-EBH2.103437
3KurzschlussbrückenJumper02942
1PräzisionsfassungDIL-801962
4PräzisionsfassungDIL-1601964
2PräzisionsfassungDIL-1801965
1PräzisionsfassungDIL-28-S01971
SPK+/SPK-1SignalgeberLD-BZEG-120502989
2Kabelbinderschwarz02054
1Stiftleiste, trennbar1x40 polig03335
1PlatineWW_PCB_V250008