Zeitschrift FUNKAMATEUR Heft 5/1986 S. 244

Bild 2 - Stromlaufplan des digitalen Zeitschalters

Funktionsweise des Kurzzeitweckers

Den Kern der Schaltung (Bild 1) bildet ein zweistelliger dekadischer Rückwärtszähler einschließlich BCD-zu-7-Segment-Dekoder und LED-Anzeige. Den Zähler stellt man zunächst auf die gewünschte Zeit vor. Mit dem Start des Zeitablaufes wird durch ein entsprechendes Signal der Taktgeber freigegeben. Ein weiteres Signal, das gegenüber letzterem um wenige Mikrosekunden später erscheint, öffnet das Tor 1, so dass Impulse im Minutentakt auf den Zähler gelangen (Eingang für Rückwärtszählen). Die Verzögerung des Signals ist erforderlich, damit die erste Impulsflanke des Taktgebers, die unmittelbar nach dessen Start erscheint, noch nicht zum Zähler gelangt, da dieser sonst bereits beim Start um eine Minute zurückgezählt werden würde. Nach Ablauf der voreingestellten Zeit stehen beide Stellen des Zählers auf Null. Diesen Zustand erkennt die RBSchaltung des BCD-zu-7-Segment-Dekoders und wertet ihn aus.

RB-Schaltung

Liegt am Eingang RBI des Dekoders LPegel, ist die Anzeige der Null dunkel getastet. Gleichzeitig erscheint bei der Dekodierung der Null am Ausgang RBO L-Pegel. Schaltet man bei einem mehrstelligen Zähler den Ausgang RBO eines jeden Dekoders mit dem Eingang RBI des Dekoders der nächst niedrigeren Dezimalstelle zusammen, so ist auf diese Weise die Anzeige aller links stehenden Nullen unterdrückt. Erscheint in allen Stellen jeweils eine Null, bleibt die Anzeige dunkel und der RBO-Ausgang der niederwertigsten Stelle liefert ein L-Signal. Durch dieses Signal kann in der vorliegenden Schaltung ein RS-Flip-Flop gesetzt werden. Das Ausgangssignal des Flip-Flops schaltet den Tongenerator (im Bild-1 nicht eingezeichnet) ein. Nach genau 30 s setzt dieses Flip-Flop durch eine Flanke des Minuten-Taktimpulses wieder zurück und schaltet damit das akustische Signal ab.

Voreinsteller des Zählers

Den Taktgenerator startet man und nach der bereits erwähnten Verzögerung gibt das Tor 2 frei. Jetzt gelangen Impulse im `Sekundentakt auf den Zähler, und zwar auf den Eingang für Vorwärtszählen. Das Tor bleibt solange geöffnet, bis die gewünschte Ziffer in der Einer-Stelle des Zählers erscheint. -Ein Übertrag auf die Zehner-Stelle erfolgt nicht, diese wird auf die gleiche Weise, jedoch durch Öffnen von Tor 3 voreingestellt: Voreinstellung des Zählers, Start des Zeitablaufs und vorzeitiges Unterbrechen des akustischen Signals werden mit einer einzigen Bedientaste S realisiert. Diese Taste steuert über ein Entprell-Flip-Flop einen 2-BitBinärzähler. Dieser Zähler kann vier Zustände einnehmen (s. Tabelle). Die Ausgangssignale des Zählers werden dekodiert und steuern den Taktgeber, die Tore 1 bis 3 und den RBI-Eingang des BCD-zu-7-Segment-Dekoders.
Im Zustand „Stopp" sind der Taktgeber; die Tore 1 bis 3 und die RB-Steuerung der Dekoder gesperrt. Der Inhalt des Zählers bleibt unverändert. Nach Betätigen der Taste S ist der Zustand „Stellen Einer' erreicht. Dabei startet der Taktgeber und das Tor 2 ist frei, so dass die Einer-Stelle des Zählers gestellt werden kann. Dieser Zustand besteht nur während des Niederdrückens der Taste. Nachdem die gewünschte Zahl im Zähler steht, lässt man die Taste los.

Taktgeber

Tor 2 sind damit wieder gesperrt. Bei der nächsten Betätigung der Taste wird auf die gleiche Weise die Zehner-Stelle des Zählers eingestellt. Bei der Voreinstellung des Zählers ist ebenfalls die Toröffnung gegenüber der Taktgeberfreigabe verzögert. So kommt der erste Impuls erst nach einer Sekunde zum Zähler. Soll der Zählerstand unverändert bleiben, muss die Taste nur kurz (< 1 s) betätigt werden. Damit überspringt man den entsprechenden Zustand ohne Änderung des Zählerinhalts. Die Zustände „Stellen Einer" und „Stellen Zehner" werden durch das Leuchten des entsprechenden Dezimalpunktes der LED-Anzeige signalisiert.
Nach dem Voreinstellen des Zählers und mit dem nächsten Tastendruck startet. man den Zeitablauf (Zustand „Laut"). In diesem Zustand ist der Taktgeber freigegeben und das Tor 1 geöffnet. Weiterhin ist die RB-Schaltung der Dekoder aktiviert. Nach Erscheinen der Null in beiden Stellen des Zählers wird das Ausgangs-Flip-Flop gesetzt und damit der Signalgenerator in Betrieb genommen. Der Taktgeber läuft zunächst weiter. Nach 30 s setzt die nächste Flanke des Minuten-Taktes dieses Flip-Flop zurück. Gleichzeitig wird mit der am Ausgang . des Flip-Flop erscheinenden Flanke über das Entprell-Flip-Flop der 2-Bit-Zähler weitergestellt und der Zustand „Stopp" erscheint. Betätigt man vor Ablauf der 30 s die Taste S, setzt bereits mit dem Stoppen des Taktgebers das Ausgangs-FlipFlop zurück, und damit bricht das akustische Signal vorzeitig ab.
Der Zähler kann auch vor Ablauf der gewählten Zeit gestoppt und zu einem späteren Zeitpunkt wieder gestartet werden. Der Inhalt des Zählers bleibt dabei erhalten. Vor dem Neustart kann bei Bedarf der Zählerinhalt geändert werden. Ist das nicht nötig, müssen die Zustände „Stellen Einer" und „Stellen Zehner" durch entsprechend kurzes Niederdrücken der Taste übersprungen werden.

Bild 2 zeigt den Stromlaufplan des Zeitschalters. Der Rückwärtszähler (D2, D3) mit BCD-zu-7-Segment-Dekoder (D4, DS) und Anzeige (Hl, H2) weist keine Besonderheiten auf. Die Tore 1 bis 3 zur Ansteuerung des Zählers werden durch die Gatter D8.2, D8.1 und D7.2 gebildet. Diese Gatter sind gleichzeitig Bestandteil der Dekodierung des 2-Bit-Zählers,. zu , der außerdem die IS D11 gehört. Die Gatter D9.4 und D9.3 realisieren die Verzögerung der Toröffnung gegenüber der Freigabe des Taktgebers. Die Gatter D9.1 und D9.2 dekodieren die Zustände zum Voreinstellen des Zählers und steuern den entsprechenden Dezimalpunkt der LED-Anzeige an.
Der 2-Bit-Zähler für, die Ablaufsteuerung besteht aus D6.1 und D6.2. Den Takt für . diesen Zähler erzeugt man mit der Taste S in Verbindung mit dem Entprell-Flip-Flop (D7.1 und D10.3). Darüber hinaus gelangt beim Rücksetzendes Ausgangs Flip-Flop (D10.1 und D10.4) ein Impuls über D7.1 auf den 2-Bit-Zähler, der ihn vom Zustand „Laut" auf den Zustand „Stopp" weiter schaltet. Der noch verbleibende freie Eingang des Gatters D7.1 ist beim Mustergerät über ein Differenzierglied nach außen geführt, was, eine externe Steuerung des 2-Bit-Zählers ermöglicht. Ist eine solche Steuerung nicht vonnöten, muss der entsprechende Eingang von D7.1 mit +U_S verbunden werden.
Als Taktgeber für den Rückwärtszähler dient der Timerschaltkreis E 355 (Dl), [1], [2]. Der Schaltkreis ist durch entsprechende Besthaltung der Programmiereingänge I_A... I_C als astabiler Multivibrator zu betreiben. Die Minutenimpulse zur Ansteuerung des Rückwärtszählens stehen an den Ausgängen O_RS und U_RS zur Verfügung. Die Minutenimpulse gelangen auf das Gatter D8.2 (Tor 1), und zwar sowohl das direkte (ORS) als auch das inverse (U_RS) Signal, wobei das direkte Signal mittels parallel geschaltetem Kondensator (4,7 nF) verzögert wird. Auf diese Weise` entsteht am Ausgang von D8.2, geöffnetes Tor vorausgesetzt, bei jeder H/L-Flanke des Signals ORS ein sehr kurzer negativer Impuls zur Ansteuerung des Zählers. In den Zwischenzeiten liegt der Zählereingang auf H-Potential. Am Ausgang O„, des Timers liegt ein 10-HzSignal, das eine Leuchtdiode ansteuert. Das Flimmern dieser Leuchtdiode -zeigt, daß der Timer arbeitet. Dies ist während der Zustände „Stellen Einer", „Stellen Zehner" und ;;Lauf der Fall. Das 1-HzSignal am Ausgang OB führt man den Toren 2 und 3 zum Zwecke der Zählervoreinstelleng zu. Außerdem ist über den Ausgang-2 für die periodische Tonhöhenumschaltung des Signalgenerators das Signal bereitgestellt.

Signaltongenerator

Für den Signaltongenerator (Bild 3). wurde ein integrierter NF-Verstärker A 211 D als astabiler Multivibrator geschaltet. An ihn lässt sich ein niederohmigen Lautsprecher direkt anschließen. Der Multivibrator schwingt, wenn durch HPegel am Eingang;1 der VTl durchsteuert. Eingang 1 ist mit Ausgang 1 des Zeitschalters verbunden.
Der Transistor VT2 schaltet einen zweiten frequenzbestimmenden Kondensator zu, wodurch sich die Tonhöhe des Signals verändert. Ein am Ausgang 2 des Zeitschalters entnommenes symmetrisches 1-Hz-Rechtecksignal steuert diesen Transistor über Eingang 2 an, so dass auf einfache Weise eine Zweiton-Sirene entsteht.

Netzteil

Das verwendete Netzteil weist keine Besonderheiten auf. Der Netztransformator ist ein handelsüblicher Typ der Größe M55 mit 2 x 6,3 V Sekundärspannung (Heiztransformator). Die Spannungsstabilisierung wurde ohne wesentliche Änderung aus [3] entnommen.

Mechanischer Aufbau

Der Digitalteil des Zeitschalters (Bild 2) ist außer den Anzeigen Hl und H2 sowie der. Leuchtdiode VQA 12 auf einer Zweiebenenleiterplatte aufgebaut. Die -Bilder 5 und 6 zeigen die Leitungsführung, Bild 7 den Bestückungsplan. Eine - weitere Zweiebenenleiterplatte ist für die Anzeigen und die Leuchtdiode vorgesehen (Bilder 8, 9 und 10). Sie enthält außerdem zwei Bohrungen für Tastenschalten (eine nichtrastende Taste für die Signaleingabe, eine rastende Taste als Netzschalter). Der Signaltongenerator und das Netzteil sind zusammen auf einer Einebenenleiterplatte untergebracht (Bilder 11- und 12). Bild 13 zeigt, wie die Leiterplatten im Mustergerät angeordnet sind. Digitalteil (1) und Anzeige (2) werden senkrecht zueinander gestellt und mit zwei kleinen Blechwinkeln (5) miteinander verbunden. Die Anschlüsse der Anzeigeleiterplatte sind mit den entsprechenden Anschlüssen des Digitalteils direkt verlötet (6). Parallel über der Leiterplatte des Digitalteils ist mittels Abstandsbolzen 7 die Leiterplatte (3) mit Signalgenerator und Netzteil angeordnet. Darüber wiederum befindet sich, ebenfalls durch Abstandsbolzen fixiert, das Kühlblech (4) mit dem Längstransistor des Netzteils.
Diese gesamte Anordnung, ist auf einer Grundplatte (8) aus Pertinax aufgebaut, ,"auf der auch der Netztraüsformator befestigt ist. Die Frontplatte (9) besteht aus Aluminiumblech und - enthält Durchbrüche für die beiden Tasten, die Anzeige und den Lautsprecher. Sie ist mit Hilfe von Pertinax-Abstandsstücken (im Bild 13 nichtdargestellt) mit der Grund-platte verbunden. So entsteht ein Einschub für ein Gehäuse, das nur vorn offen ist. Das Gehäuse des Mustergerätes wurde aus 3 mm dicken PVG-Platten zusammeifgeklebt. Es ist zu beachten, daß die Rückwand genügend Durchbrüche zur Wärmeabführung erhält.
Literatur .
[11 Teichmann, J.: Integrierte Zeitäeuerschaltung - E555D, radio fernsehen elektronik 29 (1980), H.5, 5.283
[2l Schlenzig, K.: Digitale Zeitschaltkreise E 351 D und E3551), Reihe electronica Band 205/206, ' Militärverlgg der DDR (VEB), Berlin 1983
[31 Kühne; H.: Einfaches Stabilisierungsteil für die Speisespannung von TTL-Schaltkreisen, FUNKAMATEUR 24 (l§z5), H. s, S. 385

Widerstände:

• 1 R1 ... R8 = 220 Ω
• 62 1 R9 ...R26 = 1k8
• R27...R37 = 100 k
• R38 = 4M7
• R39 = 270 k

Kondensatoren:

• Cl =27p
• C2=100p
• C3 = 100 µ/25 V radial
• C4 ...C15=100n

Halbleiter:

• Dl ... D8 = Duo-LED rot/grün, gemeinsame Katode (z.B. Conrad 185000)
• D9 ...D22 = 1 N4148
• T1 ...T18 = BC547B
• IC1...IC9 = 4017
• IC10 = 4060
• IC11 = 4081
• IC12 = 4013

Außerdem:

• JP1,JP2 = 3-polige Stiftleiste + Jumper oder Miniaturschalter, 1 x Um
• X1 = 32768Hz
• 7 Drahtbrücken
• Platine 060030-1 (Erhältlich via  ThePCBShop bei www.elektor.de)

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

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