Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Analoge Werksuhr an uC mit DCF77 betreiben


von Volt A. (elektronik)


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Hallo.

Ich habe eine alte analoge Werksuhr / Grubenuhr.
Sie wird über 220V AC 50Hz gesteuert.

Die Uhr besitzt einen Synchronmotor mit 220V AC, die den Sekundenzeiger 
antreibt.
Der Minutenzeiger wird 2 mal pro Minute angesteuert, er zeigt also auch 
halbe Minuten.
Angesteuert wird er über eine Spule mit "Zuganker".

Die Schaltspannung wird vom Sekundenzeiger über eine Mechanik 2 mal pro 
Minute "Getaktet". Man kann sie auch extern anlegen (Kurzer Puls 220V 
auf dem Steueranschluss) oder über einen Taster "Durchtakten".

Außerdem existiert ein separater Schaltkontakt mit 4 Kontaktzungen. Hier 
kann man bis zu 4 Schaltzeiten festlegen. Der Kontakt ist für die 
"Pausenglocke"/"Schichtglocke" vorgesehen. Die 4 Schaltzeiten können 
durch Justierung der Mechanik festgelegt werden. Man könnte den Kontakt 
auf 3,6,9 und 12 Uhr justieren, um eine Rückmeldung über den Zeigerstand 
am uC zu bekommen.

Man kann die Uhr normalerweise nur "Vorstellen", über extra 
Minutenimpulse. Rückwärts geht nicht. Das geht nur durch Abschalten der 
kompletten Stromversorgung.

Nun war ja die Uhrumstellung, und ich musste das antike Stück nun wieder 
aufwändig "zurückstellen". (etwas mehr 1 Stunde Stecker raus, und dann 
manuell ein paar Pulse machen)

Nun kam mir die Idee, die Uhr über einen Mikrocontroller zu steuern.

Ich würde die Uhr auch gerne über 12V versorgen.
Deswegen möchte ich einen Trafo 2x12V/230V "rückwärts" betreiben, und 
über eine Halbbrücke ansteuern.

Die Uhr braucht nicht viel Strom, das wäre mit einem normalen 
"Kleintrafo" locker machbar. Ich weiß nur nicht, ob man einen 
Syncronmotor auch mit einem " vom Trafo Verschliffenen Rechteck" 
betreiben kann, oder ob man wirklich einen guten Sinus braucht.

Die Frequenz von 50 Hz möchte ich über einen uC erzeugen, von den DCF77 
Sekunden Pulsen abgeleitet. Also Zähler mit 50 Pulsen, Reset durch 
Beginn des nächsten DCF77 Pulses.

Und die 30 Sekunden Pulse für den Minutenzeiger wollte ich ebenfalls 
durch den uC erzegen, und zwar so, dass z.B. auch Schaltsekunden 
berücksichtigt werden.
Der Minutenpuls braucht etwas mehr Leistung. Aber die Spule kann auch 
durch einen kurzen Gleischannungspuls aus einem Elko betätigt werden. 
Hauptsache, sie zieht kurz an. Den Elko kann ich dann ja über einen 
Gleichrichter aus dem Trafo aufladen und per Optokopller + Mosfet auf 
die Spule schalten.

Während der Zeit der Uhrumstellung wollte ich dann einfach doppelt so 
viele, bzw halb so viele Pulse erzeugen, dazu muss das 
"Zeitumstellungsinformation" (Bit 16, evtl auch 17 und 18) im DCF77 
Protokoll ausgewertet werden.

Was meint ihr? Irgendwelche Ideen und Vorschläge zu diesem Projekt?
Wie würdet ihr es aufbauen.

Grüße

von Falk B. (falk)


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@  Volt Ampere (elektronik)

>Die Uhr braucht nicht viel Strom, das wäre mit einem normalen
>"Kleintrafo" locker machbar. Ich weiß nur nicht, ob man einen
>Syncronmotor auch mit einem " vom Trafo Verschliffenen Rechteck"
>betreiben kann, oder ob man wirklich einen guten Sinus braucht.

Naja, kommt auf einen Versuch an. Zur Nor muss man halt ein LC-Filter 
mit einbauen.

>Die Frequenz von 50 Hz möchte ich über einen uC erzeugen, von den DCF77
>Sekunden Pulsen abgeleitet. Also Zähler mit 50 Pulsen, Reset durch
>Beginn des nächsten DCF77 Pulses.

Ich würde lieber feste 50 Hz aus einem Quarz ableiten und nur die 
Stellimpulse aus dem DCF77. ggf. kann man auch seinen Quarz per Software 
auf DCF77 synchronisieren.

AVR - Die genaue Sekunde / RTC

von Volt A. (elektronik)


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Achja, ausser über Strom ausschalten und/oder Extra Pulse über den 
angebrachten Taster lässt sich die Uhr natürlich auch mechanisch neu 
stellen.

Entweder löst man die Madenschrauben der Zeiger und macht sie auf der 
richtigen Uhrzeit wieder fest (die 4 Schaltzeiten sind dann natürlich 
nicht mehr passend aber die Kontakte sind bei mir eh nicht 
angeschlossen)
Oder drückt den "Mitnehmer" von dem Zuganker zur Seite und dreht 
Minuten/Stundenzeiger mit der Zahnradmechanik von Hand. Aber das ist 
noch mehr Arbeit, das Ding 2 mal im Jahr abzubauen, aufzuschrauben, und 
es mechanisch neu zu justieren.

Deswegen möchte ich die Uhr jetzt über einen uC steuern.

von Volt A. (elektronik)


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Falk Brunner schrieb:
> @  Volt Ampere (elektronik)
>
>>Die Uhr braucht nicht viel Strom, das wäre mit einem normalen
>>"Kleintrafo" locker machbar. Ich weiß nur nicht, ob man einen
>>Syncronmotor auch mit einem " vom Trafo Verschliffenen Rechteck"
>>betreiben kann, oder ob man wirklich einen guten Sinus braucht.
>
> Naja, kommt auf einen Versuch an. Zur Nor muss man halt ein LC-Filter
> mit einbauen.

Ja. Beschädigken kann man den kleinen Synchronmotor nicht, wenn ich ihm 
zu Testzwecken erst mal nur "Trafoverschliffene Rechteckimpulse" 
zuführe?
>
>>Die Frequenz von 50 Hz möchte ich über einen uC erzeugen, von den DCF77
>>Sekunden Pulsen abgeleitet. Also Zähler mit 50 Pulsen, Reset durch
>>Beginn des nächsten DCF77 Pulses.
>
> Ich würde lieber feste 50 Hz aus einem Quarz ableiten und nur die
> Stellimpulse aus dem DCF77. ggf. kann man auch seinen Quarz per Software
> auf DCF77 synchronisieren.
>
> AVR - Die genaue Sekunde / RTC

Danke für den Artikel. Wenn der Sekundenzeiger etwas Abweichung hat, ist 
nicht so schlimm. Wichtig ist, dass die Minutenimpulse richtig kommen.

Läuft der Sekundenzeiger zu schnell oder zu langsam, bleibt er 
irgendwann einfach stehen. Wenn die Abweichung zu groß wird, und das 
mechanische Spiel aufgebraucht ist. Ohne die mechanische Arbeit des 
Zugankers kann die Mechanik nicht komplett weiter bewegt werden.
Der Synchronmotor ist zu schwach.


Grüße

von Wilhelm F. (Gast)


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Volt Ampere schrieb:

> Man kann die Uhr normalerweise nur "Vorstellen", über extra
> Minutenimpulse. Rückwärts geht nicht.

So wurden auch alte Bahnhofsuhren oder städtische Uhren an zentralen 
Plätzen gesteuert.

Heute braucht man das nicht mehr so, aber noch vor über 40 Jahren hatte 
der Normalbürger nicht immer eine Uhr dabei, und eine genaue Uhr erst 
recht nicht.

Die Bahnhofsuhr lief pro Minute immer zu schnell, bis zu 3 Sekunden. 
Wenn der Sekundenzeiger wieder auf Null war, konnte man sehen, daß die 
Uhr bis zu 3 Sekunden lang still steht. Bis der Synchronimpuls zum 
Weiterlaufen aus der Steuerzentrale kam.

von Volt A. (elektronik)


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Wenn ich den internen Kontakt für die Spule abklemme, läuft er nur bis 
auf Sekunde 59 bis zur Kontaktschließung weiter.
Dann ist dieser "mitnehmerbolzen" am Ende des Lochs angekommen und alles 
bleibt stehen.
Der 30 Sekunden Puls darf fehlen, dann zeigt er halt keine halben 
Minuten an, sondern nur volle. Auf der 30 Sekundenstellung blockiert der 
Sekundenzeiger noch nicht.

Wenn er nur auf 50 Hz läuft mit dem eigenen Kontakt, ohne externe Pulse, 
wird durch den 30 Sekunden Impuls quasi verhindert, dass das Ende des 
Lochs überhaupt erreicht wird, weil sich das Zahnrad mit dem Loch ja 
dann auch um eine halbe minute weiter dreht.

von Erich (Gast)


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Ganz ordentlicher Aufwand, den du da vorhast mit der alten Uhr ...

Klar kann man solche Dinge auch zukaufen hier
http://www.nebenuhrsteuerung.de/Solution.htm

oder sich hier ein paar Anregungen holen
http://www.dl3ukh.de/Bastel-Funkuhren.htm

Zur Frage:
>Beschädigken kann man den kleinen Synchronmotor nicht,
>wenn ich ihm zu Testzwecken erst mal nur
>"Trafoverschliffene Rechteckimpulse" zuführe?
Das würde ich an einem anderen 50Hz Synchronmotor erstmal vorab 
prüfen...
Z.B. mit dem Drehtellerantriebsmotor einer (defekten) Mikrowelle, das 
ist so ein Motor den es auch bei Pollin unter 310450 gibt.

Gruss

von Wilhelm F. (Gast)


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@Volt Ampere:

Von welchem Hersteller ist die Uhr?

Telenorma?

Da findet man gelegentlich noch was im Internet.

Telenorma hieß früher mal T&N, das wiederum hieß Telefonbau und 
Normalzeit. Das Normalzeit am Ende. Ich kenne sie eher von 
Telefonanlagen, weil ich damit mehr zu tun hatte.

Als ich mich mal dort bewarb, hießen sie noch Telefonbau und Normalzeit, 
Lehner & Co..

von Bernie (Gast)


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Da hast du dir was wirklich Schönes vorgenommen!

Ich hatte ein ähnliches Problem: Mein altes Celestron-
Fernrohr mit 220 V~ Synchronmotor für die Nachführung
sollte auch mit einer Autobatterie betrieben werden.
(Funktioniert jetzt!)

Schau mal dort:

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap13_5/Kapitel13_5.html#13.4

Was die CD4017-Bausteine liefern, lässt sich durch einen µC
nachbilden. Die MOSFETs dafür durch Logic-Level-Typen ersetzen.

Die Minuten-Schaltpulse könnte man über Optokoppler und
HV-Transistoren verwirklichen.

- Ungewöhnlich, dass Minutenpulse auf Netzspannungs-
niveau benutzt wurden. Hast du ein paar Bilder, oder
Unterlagen?

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