Bau einer Propelleruhr

Aktualisiert: 17. Januar 2006

Eine Propelleruhr besteht aus einer Platine, auf der 7 LEDs sitzen und diese gesamte Platine dreht sich im Kreise und die LEDs leuchten nacheinander in bestimmtem Muster auf, so dass das Auge meint, es wäre ein stehendes Bild.

Schaltung:

Das Kernstück der Schaltung ist der AVR (IC1) von ATMEL. An ihn angeschlossen sind 7 zweifarbige SMD-LEDs (D1-D7) mit entsprechenden Vorwiderständen (R1, R2) und Treibertransistoren (Q1-Q7). Neben dem Quarz (X1) mit seinen 2 Kondensatoren (C1, C2) sind noch die Resetbeschaltung (R12, C8) und Analogabblockung (C6, C7) am AVR nötig.

Die Helligkeitsmessung mit D9 wurde noch nicht bestückt und ist in der Software auch noch nicht vorgesehen. Denkbar wäre damit eine Helligkeitsabsenkung der LEDs bei geringem Umgebungslicht oder eine hellere Anzeige bei Tageslicht.

Der Reflexkoppler D10 misst die Zeit einer Umdrehung und ist für das stehende Bild notwendig. Er liefert sowohl den Startpunkt als auch die Dauer einer Umdrehung.

Über den Infrarotempfänger IC2 kann man mit handelsüblichen Fernbedienungen die Uhrzeit stellen. Ich benutze programmierbare Universalfernbedienungen, programmiere sie auf Pioneer und im VCR-Modus kann man dann die Uhrzeit eintippen. Möglich wäre auch eine Übertragung der Uhrzeit von einem irgendwo im Raum befindlichen Funkuhrempfänger, der die Zeit per Infrarot überträgt.

Die Spannungsübertragung erfolgt über zwei handelsübliche Kugellager. Außen am Lager werden die Kabel der Spannungszuführung angelötet, die vom festen Teil, von der Halterung kommen, und im Kugellager innen wird je ein dünnes Kupferlackdrähtchen angelötet, das entlang der Kunststoffachse, die die Platine mit dem Motor verbindet, durchgeführt wird. Da die Übergangswiderstände der Lager teilweise extrem schwanken, habe ich von außen ca. 10 V zugeführt und auf der Platine mit dem Regler IC3 dann die 5 V erzeugt. Wichtig ist direkt nach den Lagern einen Elko von ca. 47uF anzuschließen, der die Unterbrechungen puffern kann. Nach dem Regler sitzt ein Goldcap C3 mit auf der Platine, der mit seinen 0,047F oder 0,1F ebenfalls als Pufferung dient.

Über die sechspolige Stiftleiste kann man den AVR programmieren, verwendbar dazu sind entweder das STK500 in Verbindung mit dem AVR Studio, oder der Eigenbau-Programmer aus der Appnote AN910 oder beliebige andere Programme wie AVRdude, ponyprog, usw. mit jeweils zugehöriger Hardware.

Der Quellcode wurde in C mit CodeVision erstellt und liefert nach dem compilieren das Hex-File zum direkten flashen in den AVR.

Die Platine:

Vorderseite Rückseite Gerberdaten

Aufbau:

Da die Platine fast komplett aus SMD-Bauteilen besteht, sollte gewisse Löterfahrung vorhanden sein. Die einzigen bedrahteten Bauteile sind der Spannungsregler, Goldcap, Infrarotempfänger und der Reflexkoppler.

Als Ständer habe ich ein vierkant-Alurohr genommen, das auf eine Grundplatte geschraubt war. Durch das Rohr führte ich die Kabel für den Motor und für die Platine nach oben und an das Rohr schraubte ich den Motor an. Als besten Motor haben sich diese aus alten CD-Laufwerken erwiesen, die ca. 2 cm Durchmesser und einen cm Bauhöhe haben. Der Achsdurchmesser beträgt 2mm. Im Motorgehäuse sind schon Gewindelöcher für die Befestigung vorhanden. Als Verbindung zwischen Platine und Motor habe ich eine M3-Kunststoffschraube verwendet, die in einen selbst gefrästen Adapter am Motor eingeschraubt wird.

Die elektrische Verbindung wurde oben bereits erwähnt.

Der Bestückungsplan als Grafik und als Liste

Stellen der Uhrzeit:

Die Uhrzeit wird über Infrarot im RC5-Code gestellt, den alle handelsüblichen Fernbedienungen unterstützen. Ich habe sie auf Pioneer eingestellt, und die Uhr reagiert nur auf den VCR-Modus. Der Stellvorgang wird mit der Kanal-nach-oben-Taste eingeleitet. Sofort reagiert die zu stellende Ziffer mit dem Wechsel ihrer Farbe. Somit sieht man immer auf einen Blick welche Ziffer nun gestellt wird. Die Uhrzeit wird dann über die Zahlentastatur eingegeben. Nach dem setzen der Uhrzeit geht es gleich zum Datum über. Den Stellvorgang kann man jederzeit mit der Stop-Taste abbrechen. Wenn man nur das Datum stellen will kann man das mit der Kanal-nach-unten-Taste beginnen.

Fehleingaben sind ausgeschlossen, man kann also keine Stunden größer als 23 oder Minuten größer als 59 eingeben.

Weitere Bilder:

Weiteres:

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