Gehäuse zur Textuhr von φ

Diese «Bastelanleitung» ist eine Möglichkeit, die Textuhr von φ in ein Gehäuse zu packen. Von der einfachen Kartonschachtel mit Backtrennpapier als Diffuser, über Plastik- oder Holzkistchen, bis hin zum gefrästen Alu-Rahmen mit Gorilla-Glas^TM ist alles möglich. Hier zeige ich einen Prototypen, den ich mit Legos^TM gebaut habe.

Prototyp

Zunächst habe ich die drei Schaltungen (siehe Hauptseite) auf einem Prototypenbrett (Protoboard oder Breadboard genannt) zusammengebaut:

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Wenn nun alles richtig verkabelt ist, so funktioniert die Uhr schon mal. Die Uhrzeiten habe ich mit einem Papierstreifen beschriftet.
Sollte keine Uhrzeit angezeigt werden, kann dies verschiedene Ursachen haben. In der Relgel war aber das DCF77-Signal schlecht oder gar nicht vorhanden.

Gehäuse / Textmodul

Als Gehäuse-Prototypen habe ich die Legos^TM meiner Kinder missbraucht. Zum Glück kann man all diese Teile auch einzeln bestellen. Als erstes Modell habe ich die folgenden Teile (Steine) verwendet. Um das Licht der Dioden möglichst gut zu reflektieren, können weiße Steine verwendet werden (so viele hatten meine Kinder leider nicht). Die 3. Ebene besteht aus schwarzen sogenannten Fliesen, die ⅓ der Steinhöhe ausmachen und oben keine «Noppen» aufweisen:

Nach dem ersten Prototypen hat sich folgendes Gehäuse durchgesetzt. Kabelschächte entfallen, dafür wird am Ende ein Reflektor mit den Kabeln eingebaut. Als Reflektor habe ich die Kartonverpackung der Migros-Schaumküsse (MBudget) verwendet:

Wie man auf dem dritten Bild oben sehen kann, haben wir den Reflektor gleich verlötet und mit Heißleim im Lego-Gehäuse fixiert. Dieses Modul kann nun unabhängig vom Rest geprüft werden. Aber Achtung: Immer mit Vorwiderstand! Achtung 2: Wichtig ist es, vor dem Heißleim nochmals alle Dioden zu prüfen. Wir hatten beim Testen eine «verheizt» und dies nicht bemerkt. Da mussten wir den Heißleim nochmals von den Legos^TM trennen.

Bild unten: Kinder an der Arbeit. Hier bringt mein Sohn (11) die Dioden via Platinen am Reflektorschild an (das Tuch vor dem Mund schützt ihn von «bösen Geistern», wie man heutzutage giftige Dämpfe nennt):

Vielleicht lohnt es sich, sich eine Skizze zu machen, welche Teile benötigt werden, um diese anschließend zu bestellen. Hier ein Vorschlag:

Oberste Ebene aus schwarzen Fliesen als Deckenabschluss	2. Ebene mit weißen Steinen und Platz für die Dioden

Diffuser

Damit die Texte gleichmäßig leuchten, kann man Milchglas oder eine dünne Schicht feines Salz nehmen. Wichtig sind auch breit streuende Dioden. Ich habe 120⁰ abstrahlende LED verwendet: Gelb (1000mcd / 2.0-2.2V / 20mA) und Rot (1200mcd / 2.2-2.4V / 20mA). Mit Salz ist Vorsicht geboten, auch wenn es das Licht gut streut. Eisenteile können dabei leicht rosten; also gut von der Schaltung trennen.

Die Texte wurden auf transparente Folie ausgedruckt. Der hintere Teil der Folie wurde mit einem 600er Schleifpapier aufgerauht, um einen Milchglaseffekt zu erhalten. Ein weiterer Streu-Effekt kann erreicht werden, indem abgeschabte Folien unmittelbar unter die Lego^TM-Deckfliesen hineingelegt werden.

Da die Uhr vor allem in der Nacht zum Einsatz kommen sollte, habe ich mich für angenehme gelbe Dioden entschieden; den Farben sind jedoch keine Grenzen gesetzt: Ebenso sind heiße rote, entspannende grüne oder coole blaue verwendbar.

Texte

Die Texte habe ich erst mit dem Tintenstrahldrucker versucht. Dies ist aber wohl die teuerste, wie auch die schlechteste Variante. Die Tinte schmiert, kann nur auf teures Spezialpapier angewendet werden und lässt trotzdem zu viel Licht durch. Hier also nochmals, diesmal mit dem Laserdrucker:

Es scheint "zwanzig" "vor" etwas weit auseinander zu sein. Wer sich gewohnt ist, von links nach rechts zu lesen, kann leicht "vor zwanzig" erkennen. Damit dies weniger geschieht, wäre eine Rotation der Texte sinnvoll:

zehn viertel zwanzig punkt
fünf vor nach halb

Bemerkung: Als Schrift habe ich Quercus (aus dem Ubuntu/Debian-Paket 'fonts-linex') gewählt (nicht nur für die Uhr, sondern gleich auch für diese gesamte Webseite). Ebenso könnte die Schrift Biolinum verwendet werden, wenn Quercus nicht gefunden wird. Die Serifen sind dabei angetönt. Ideal für Texte, die ausschließlich in Großbuchstaben daherkommen:

Legende:
Arial, Quercus und Times im Vergleich

Platine

Uff - geschafft! Die Platine sieht nach dem 3. Prototypen wie folgt aus:

Zu bemerken gilt, dass alle Anschlüsse, sowie die Diode und der Taster von der Rückseite angelötet werden werden. (Eigentlich doof, zweimal «werden» hintereinander; aber so steht es geschrieben!)
Damit ich beim Löten (das bekanntlich von hinten geschieht), die Leiterbahnen am richtigen Ort unterbreche (rote Kreuze), und damit ich die Teile auch wirklich am richtigen Ort anbringe, habe ich eine Skizze gefertigt. Diese muss ich beim Löten von hinten natürlich umdrehen; daher einmal noch gespiegelt mit dem GIMP:
  

Bemerkungen:

• Der Taster und die Statusdiode für die Anzeige des DCF77-Signals habe ich von der anderen Rückseite angelötet. Im Bild sind sie jedoch auf der selben Seite wie die Transistoren, damit ich es besser fotografieren kann.
• Die Anschlüsse sind in der Hauptschaltung auf der Hauptseite beschrieben. Zusätzlich sind auf der Platine oben rechts (nicht im gespiegelten Bild) zwei weitere Buchsenleisten mit drei bzw. zwei Anschlüssen. Der Dreier-Anschluss ist für das DCF77-Signal («sig», «gnd», «plus»); der Zweier-Anschluss ist einfach für die 5Volt Stromversorgung («gnd», «plus»).
• Der Transistor beim Verstärker des DCF77-Signals steht anders herum, als die beiden Dioden-Verstärker oben in der Schaltung.
• Beim Löten von der Rückseite sind zunächst die flachsten Teile anzulöten (Widerstände, Kabel) und erst am Schluss die «dicksten» (Transistoren, ...). Somit sind alle Teile schön nahe an der Platine.
• Damit die Elektornik nicht zu «dick» wird, habe ich mich zunächst für gebogene Buchsenleisten interessiert. Danach habe ich gemerkt, dass ich auch eine gerade Buchsenleiste flach am Ende der Platine anlöten kann. Diese liegt nun genauso tief, wie eine gebogene Leiste.
• Wichtig ist, dass der AtTiny85 in einen IC-Sockel gedrückt wird und nicht direkt verlötet wird. Warum? Der AtTiny85 enthält das Programm der Textuhr und dieses kann jederzeit verbessert werden. Ist das Programm jedoch «festgelötet», können nur noch schwer Verbesseurngen angebracht werden. Die Shift-Register können hingegen getrost eingelötet werden.
• Beim Taster handelt es sich um einen «rastenden»-Schalter, der seinen Zustand nach dem Drücken behält wie ein Kugelschreiber: Also off-on und nicht off-(on).
• Der Text «viertel vor» kann leicht als «vor viertel» gelesen werden, denn «viertel» steht ganz rechts und «vor» steht ganz links. Eine bessere Anordnung der Texte ist gewünscht.

Die fertige Uhr

Oben: Die Uhr zeigt normalerweise die korrekte Zeit an. Eine Abweichung von maximal vier Minuten ist durch die Möglichkeit mit den Texten vorgegeben und so auch gewollt. (Die Verzerrung im Bild des LED-Lichtes ist ein «Fehler» in der Optik der verwendeten Kamera.)
Unten: Sobald die Uhr das Funksignal über eine längere Zeit verliert, so wird der Titel in rot dargestellt. Die Uhrzeit wird dann mittels der verstrichenen Millisekunden des Mikrokontrollers ab dem letzten gültigen Zeitpunkt gerechnet. Man kann davon ausgehen, dass die Uhr beim roten Signal bereits um ca. fünf Minuten falsch liegt.

Geben wir der Uhr wieder ein Funksignal, so erlischt die rote Lampe nach ein bis zwei Minuten und es wird wieder die korrekte Uhrzeit angezeigt: