Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Telenorma Nebenuhr: Schaltung für Minutenimpuls mit AVR


von Alois H. (aloishundemair)


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Hallo zusammen,

aus dubioser Quelle ist mir eine Nebenuhr von Telenorma geblieben, für 
die ich gerne eine Ansteuerung basteln möchte.

Die Spule der Uhr muss jede Minute umgepolt werden, um den Minutenzeiger 
einen Schritt weiterzubewegen.

Dies möchte ich mit einer H-Brücke bewerkstelligen, die von einem 
ATiny13 angesteuert wird. Auf dem AVR soll Peter Danneggers Code für 
„Die genaue Sekunde“ laufen.

Wenn man die Uhr in Gang setzen möchte, gibt es noch die Schwierigkeit, 
dass man nicht weiß, auf welcher Position der Anker des Uhrwerks steht 
(welche ist die richtige Polarität, damit die Uhr mit dem ersten 
Minutenimpuls losläuft?). Dies soll durch den Initialisierungstaster SW1 
gelöst werden. Damit macht die Uhr einen Minutensprung oder auch nicht. 
Dann kann man die Uhrzeit stellen und mittels Kippschalter SW2 die Uhr 
zu einem definierten Zeitpunkt starten. Der Controller startet also 
immer mit der gleichen Polarität.

Als Stromversorgung hätte ich zwei LiFePO4 Akkus vorgesehen. Für den AVR 
passt der Spannungsbereich einer Zelle. Auf einen Tiefentladeschutz 
würde ich zunächst verzichten, da vor Erreichen der 
Entladeschlussspannung von 2.5 V die Uhr hoffentlich stehen bleibt.

Für die Uhr werden beide Zellen in Reihe benötigt (bei Beschaltung für 6 
V).
Mir ist bewusst, dass ich softwareseitig sicherstellen muss, dass die 
beiden Ausgänge nicht gleichzeitig durchgesteuert werden dürfen.

Die Spule des Uhrwerks wird an den Connector in der Mitte angeschlossen.

Meine Fragen an Euch:
- Ist die gemeinsame Ansteuerung zweier Transistorbasen mit einem AVR-
  Ausgang „erlaubt“ oder ist es besser, noch einen weiteren Transistor
  vorzuschalten?
- Sollten die Basen noch einen Widerstand gen Masse bekommen?
- Hat der Initialisierungstaster SW1 negative Auswirkungen auf H-Brücke
  oder AVR?
- Fällt Euch sonst noch etwas auf?

: Verschoben durch Moderator
von Christian E. (cerker)


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Alois H. schrieb:
> Meine Fragen an Euch:
> - Ist die gemeinsame Ansteuerung zweier Transistorbasen mit einem AVR-
>   Ausgang „erlaubt“ oder ist es besser, noch einen weiteren Transistor
>   vorzuschalten?

So nicht. Stell dir einfach mal die Dioden im Transistor vor und was da 
passiert ;). Mit 2 getrennten Basiswiderständen geht es, allerdings hast 
du dann massiv Querstrom sollten die Ausgänge des Controllers jemals 
hochohmig werden (z.B. beim Reset).

Musst du wirklich umpolen, oder reichen Impulse in verschiedene 
Richtungen?
In diesem Fall würde eine Halbbrücke und ein Elko ausreichen.

Ansonsten, wie wäre es mit einem fertigen H-Brücken-IC?
Der klassische L298 ist etwas alt und zu groß, aber sowas (nur kurz 
gegooglet)

https://www.elecrow.com/download/datasheet-l9110.pdf

Gruß,
Christian

von R. F. (rfr)


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Mahlzeit!

Die Uhr muss mit einem umpolbarem Stromimpuls getaktet werden. Dewr 
Impuls dauert(bei meiner) etwa 3 s. Dann wird umgepolt, beim nächstem 
Nulldurchgang wird dann wieder ein Impuls gesendet.

Bei deiner Schaltung wird die Spule recht heiss, miss mal den Ri.

Gruss RFr

von Reiner O. (elux)


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Christian E. schrieb:

> Ansonsten, wie wäre es mit einem fertigen H-Brücken-IC?

Ich habe zur Ansteuerung einen DRV8871 genommen...

Gruß
Elux

von Karl B. (gustav)


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Hi,
habe selber einmal eine Bahnhofsuhr repariert.
Da war es so, dass Zeiger vorwärts läuft, wenn am Magneten ein Impuls 
von Plus nach Minus erfolgt. Der Zeiger dreht sich zurück bei Impuls von 
Minus nach Plus. Allerdings muss die Flanke steil sein. Die Rückflanke 
kann verschliffen sein.
Das löste ich durch Relais und Kondensator.
Nur während der Flanke fließt ein ausreichend hoher Strom, bis 
Kondensator entladen. So kann Spule nicht durchbrennen.

Für Sekundentakt ein 4,1943 Quarz 4060 und der Rest übliche TTL- bzw. 
CMOS-Logik.

von R. F. (rfr)


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Verwende einene Uhrenquarz. Dann kannst du mit einem Controller teilen.

Merke: 32768 = 30 mal 256 mal 256

<Formeleingabe möglich??>

Gruss

Robert

: Bearbeitet durch User
von Thomas W. (goaty)


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Ich lasse schon lange drei Uhren bei mir mit dieser Schaltung laufen.
(Keine Funkuhr)
Beitrag "Re: Funkuhrenmodul für Bahnhofsuhr"

: Bearbeitet durch User
von Stefan K. (stk)


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R. F. schrieb:
> Merke: 32768 = 30 mal 256 mal 256

Nein.
32768 mal 60 = 30 mal 256 mal 256

: Bearbeitet durch User
von René H. (mumpel)


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Gibt es fertig zu kaufen. www.nebenuhrsteuerung.de

von Klaus H. (hildek)


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Thomas W. schrieb:
> Ich lasse schon lange drei Uhren bei mir mit dieser Schaltung laufen.
> Beitrag "Re: Funkuhrenmodul für Bahnhofsuhr"

Da dort nur ein Foto zu finden ist: hänge hier einfach den Schaltplan 
an, dann ist vielleicht dem TO schon geholfen.

von Thomas W. (goaty)


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Nicht allzu schön, aber funktioniert.

von Axel R. (axlr)


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Läuft bei mir in der Billard-Bar. Die Uhr da braucht aber offiziell 60V.
Das hab ich natürlich wiedermal nicht wirklich dokumentiert.
Da steckt eine Villard-kaskade drin, die einen 100µF(470?)auflädt und 
dann für eine sekunde einen Links-oder rechtsgerichteten Impuls auf die 
Spule gibt. Wenn Spannung anliegt, macht es klick und nimmt man die 
spnnung weg rückt der zeiger weiter. halbe Sekunde reicht eigentlich 
auch. Der Elko hat fast eine Minute Zeit, sich auf knapp 48V aufzuladen. 
Die Endstufe ist ne normale Brückenschaltung, aber mit 
Koppel-Kondensatoren im Eingang, für den Fall der Fälle. Ich hab da 
irgend einen kleinen Arduino genommen. Mit tone() erzeuge ich vier 
Kilohertz für die Kaskade und die Minuten ganz normal mit delay(1000). 
Die uhr läuft absichtlich ein ganz klein wenig zu langsam. Steckt man 
den Stecker rein, springt sie aber dreimal vor. So kann man die stellen 
und die polarität stimmt dann auch. Den ino-Dings-Script finde ich 
sicher igendwo, aber den Plan müsste ich neu aufmalen.
Achso: zufällig hat die Uhr einen Meter umfang. also hab ich noch einen 
LED Streifen mit 60 LEDs drumgelegt. Für die Sekunden mit ner kleinen 
Animation zur jeweils vollen Minute. Stunden habe ich nicht 
berücksichtigt, fängt ja eh immer wieder von vorn an.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Alois H. schrieb:
> Schaltplan.PNG

Da hängen die Emitter von Q3 und Q4 in der Luft. Für den Antrieb halte 
ich die Kombination der Akkus für zu aufwändig, da die H-Brücke ja schon 
selber umpolt.
Schau dir mal BA6109 und BA6208/6209 an, preiswerte H-Brücken im SIP 
Gehäuse. BA6209 macht bis zu 1,6A.

von Axel R. (axlr)


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hatte LTSpice von gestern noch offen

von Axel R. (axlr)


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Zuschnitt vergessen

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Matthias S. schrieb:
> Da hängen die Emitter von Q3 und Q4 in der Luft.

Ok, tun sie nicht, aber warum noch über eine Diode?

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Alois H. schrieb:
> Dies möchte ich mit einer H-Brücke bewerkstelligen, die von einem
> ATiny13 angesteuert wird.

Matthias S. schrieb:
> Da hängen die Emitter von Q3 und Q4 in der Luft.

Nachdem das korrigiert wäre, würde die Schaltung einen satten 
Kurzschluss durch alle vier Transistoren haben. Ganz so einfach geht es 
leider nicht. Eventuell magst du von diesem Schaltplan abgucken, der 
funktioniert zuverlässig: 
https://download.nicai.eu/nibo/nibobee_schematic_1_14.pdf
IC3 ist hier wichtig, den kannst du nicht einfach weg lassen (bedenke 
was beim Hochfahren/Reset des Mikrocontrollers passiert).

Kann der ATtiny die Spule nicht direkt ansteuern? Dann entfällt die 
Ruhestromaufnahme der Transitorschaltung.

Wenn die 40mA nicht reichen, würde ich den nächst größeren ATtiny nehmen 
und (quick and dirty) jeweils zwei Ausgänge parallel schalten.

: Bearbeitet durch User
von Axel R. (axlr)


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Alois H. schrieb:
> Dies möchte ich mit einer H-Brücke bewerkstelligen,

Q3 und Q4 leiten sowieso immer, weil vcc vom tiny13 nur eine 
zellenspannung sieht, der emitter aber zwei.Du bekommst also die 
"oberen" PNP Transistoren nie gesperrt. das die BE-Dioden alle in 
durchlassrichtung und die der PNP und der NPN in reihe geschaltet sind, 
wurde ja schon geschrieben.
So ist mir meine erste H-Brücke auch in Rauch aufgegangen. (1984 
Kojak-Sirene am Fahhrad :) )
Die, von mir gepostete, H-Brücke oben ist nicht nur erprobt, sondern 
wird bei ATU ganz hinten im Reagl als Tierstimmen-Hupe verkauft. Also da 
ist diese Schaltung für den Lautsprecher genau so verwendet worden. 
Hatte ich zufällig mal zum reparieren auf dem Tisch.
Du hast ja obendrein "Glück", dass dein Zeigerwerk schon bei so geringer 
Spannung läuft. Meines war mit 60V angegeben. Amn konnte den 
Vorwiderstand aber umgehen und dann gab sie sich mit ca.40V 
(nominell48V) zufrieden.
Beachte und teste auch den Hinweis von weiter oben: Halbbrücke und 
Auskoppelkondensator! Dann kannst du das mit einem Portpin statisch 
ansteuern. Sollte gehen. 470µF als Auskoppel-C dürften reichen. Ich 
konnte mit einem geladenen 220µ die Uhr sieben-acht mal hin und 
herschalten. Also aufgeladen und drangehalten, dann umgepolt 
dranngehalten usw...
Dein Uhrwerk wird sicher etwas mehr Strom brauchen, wenn es tatsächlich 
mit 6V schon funktioniert.
Viel Erfolg!

edit: die Hupe ( zum reinschauen und lernen evtl.)
https://www.ebay.de/itm/295093689214

: Bearbeitet durch User
von Alois H. (aloishundemair)


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Vielen Dank für eure zahlreichen Beiträge!
Dass die gemeinsame Ansteuerung von npn und pnp Unsinn ist, sehe 
mittlerweile vollkommen ein ;-)

An Halbbrücke und Kondensator habe ich auch schon gedacht. Was mich 
davon abgehalten hat, war die unbekannte Kapazität um einen 
zuverlässigen Schaltvorgang zu erzeugen. Bei der H-Brücke kann ich die 
Impulsdauer in der Software ändern.

Ein H-Brücken IC käme auch in Frage, doch dann hätte ich nichts über die 
Transistoren gelernt.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Kannst dir auch nochmal die einfache H-Brücke in meiner Servoelektronik 
angucken:
Beitrag "Re: RC-Servoelektronik für DC-Motor"

von Peter D. (peda)


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Karl B. schrieb:
> Der Zeiger dreht sich zurück bei Impuls von
> Minus nach Plus.

Nebenuhren mit Rückwärtsgang habe ich noch nie gesehen. Kannst Du mal 
nen Link posten oder die Bezeichnung nennen?
Im Unterschied zu standard Nebenuhren hatten Bahnhofsuhren oft eine 30s 
Weiterschaltung.

von Karl B. (gustav)


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Habe nie behauptet, dass im Normalbetrieb die Uhr rückwärts läuft.
Noch nicht einmal bei der Winterzeitumstellung. Da bleiben die Uhren 
einfach stehen.
Wollte nur die Funktion verdeutlichen. Denn ist die Flanke andersherum,
ist die Drehrichtung auch andersherum.
Von Plus nach Minus. Das ergibt den Uhrzeigersinn, wobei die wieder 
ansteigende Flanke verschliffen sein kann.
In dem Falle von Plus 24 V nach Minus 24 V. Also auch mit Nulldurchgang.

Das ist die TN Nebenuhr. Leider beim Umzug verschütt gegangen. Sonst 
hätte ich noch Fotos machen können hier.
https://telefonbau-und-normalzeit.de/Normalzeit-Produkte/Nebenuhren

ciao
gustav

von Peter D. (peda)


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Das ist einen normale Nebenuhr. Je Polwechsel springt sie immer eine 
Minute vor. Die Polarität unterscheidet nur zwischen gerader und 
ungerader Minute.
https://de.wikipedia.org/wiki/Lavet-Schrittmotor

Es kann sein, daß sie bei spezieller Pulsform und falscher Justage 
erstmal vorwärts springen will, dann aber um einen ganze Schritt zurück 
wippt. Gewollt ist das aber nicht.

von Armin K. (-donald-) Benutzerseite


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R. F. schrieb:
> Die Uhr muss mit einem umpolbarem Stromimpuls getaktet werden. Der
> Impuls dauert(bei meiner) etwa 3 s. Dann wird umgepolt, beim nächstem
> Nulldurchgang wird dann wieder ein Impuls gesendet.

Muss nicht 3 Sekunden lang sein. Da reichen je nach Nebenuhr vielleicht 
schon 200ms, ich würde aber eher auf 500...1000 gehen.
Einfach ausprobieren.

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