Die Binäruhr

Im Rahmen der beruflichen Tätigkeit ist, als Bausatz für FH-Veranstaltungen und Schnuppertage für Schüler konzipiert, eine Uhr entstanden. Diese Uhr zeigt die Zeit aber nicht in analoger Form, mit Zeigern, auch nicht in digitaler Form, mit Siebensegment- oder LCD-Anzeige an, sondern mit Leuchtdioden im Dualen Zahlensystem.

Man kennt solche Uhren schon in vielfachen Ausführungen (als Binäruhren). Es gibt sie mittlerweile bereits auch als Armbanduhr. Das bedeutet, die Zeit wird nicht als Ziffer, sondern als Leuchtcode einer Reihe von Leuchtdioden angezeigt. Der Leuchtcode wird nach dem dualen (binären) Zahlensystem auf der Basis 2 ermittelt. Dieses Zahlensystem ist der Standard in der Digitaltechnik, da hier mit dem Zustand „0“ und „1“ (AUS und EIN, oder LOW und HIGH, oder Spannung, keine Spannung, oder eben Leuchtdiode LEUCHTET, oder LEUCHTET NICHT) gearbeitet wird. Die Tabelle zeigt die Funktionsweise des binären Zählens. So kann zum Beispiel mit 4 Bit (zB. 4 Leuchtdioden) eine Dezimalzahl von 0 (alle AUS) bis 16 (alle EIN) also 2^4 (2hoch4) dargestellt werden.

Bit3
(2^3)
Bit2
(2^2)
Bit2
(2^1)
Bit0
(1^0)
Dezimal
AUS AUS AUS AUS 0
AUS AUS AUS EIN 1
AUS AUS EIN AUS 2
AUS AUS EIN EIN 3
AUS EIN AUS AUS 4
AUS EIN AUS EIN 5
usw…
IMAG1730
Die Frontseite der Binäruhr

Eine Uhr mit der Darstellung der Zeitinformation mit Reihen von Leuchtdioden habe ich hier gebastelt. Die LED-Reihen zur Anzeige sollten im Kreis angeordnet werden, um die Uhr im ersten Blick nicht als Binäruhr zu erkennen. Sie sollte aussehen wie eine herkömmliche Uhr, wo anstelle der Zeiger einfach Leuchtdioden im Kreis laufen. Eine tolle Umsetzung der Frontplattenbeschriftung- und grafik hatte hier ein Kollege aus dem Grafikdesign.

Von der elektronischen Seite her, habe ich einen MEGA8 Microcontroller von Atmel eingesetzt, der die insgesamt 18 Leuchtdioden über ein 6×3 Multiplexing angesteuert. Dabei werden 5 Leds für die Anzeige der Stunden, 6 Leds für die Anzeige der Minuten und 6 Leds für die Anzeige der Minuten verwendet. Die verbleibende Led dient zu Anzeige eines „Betriebsmodus“ (Läuft die Uhr oder ist sie im Einstellmodus).

schaltplan
Schaltplan der Uhr

Ein weiterer Ausgang dient zur Ansteuerung eines kleinen Lautsprechers (für. akkustische Ausgaben wie Wecker etc.). Zwei Ports des uC dienen als Eingänge für einen Konfigurationstaster und einen Kontakt für einen Schüttelschalter. Der Schüttelschalter kann dann beispielsweise als Quittierung des Alarms eingesetzt werden.

Die Stromversorgung kommt praktischerweise von einer USB-Quelle, die mittlerweile jeder irgendwo zur Verfügung haben sollte.

IMAG1734
Fertig zusammengebaute Binäruhr

Das Layout und der Aufbau der Schaltung wurde im Design ausschließlich mit bedrahteten Bauteilen erstellt, um einen einfachen und unkomplizierten Zusammenbau zu realisieren. Die Software selbst wurde mit AVR Studio und dem WINAVR Compiler erstellt. Der Uhrentakt wird durch Teilen der internen Oszillatorfrequenz (gesetzt auf 1MHz) des Microcontroller erreicht. Das ist zwar nicht die genaueste Variante, funktioniert aber auch und spart einen weiteren Taktgenerator. Die Platine selbst wird nach dem fertigen Bestücken in einen gebogenen Kunststoffwinkel gesteckt, der mit dem cool designten Weckerlogo auf der Frontseite beklebt ist. Das Einstellen der Uhr- und Weckzeit kann einfach durch einen auf der Rückseite der Platine angebrachten Taster realisiert werden…

IMAG1727
Uhrenplatine bestückt

Das Sturmglas – die Wettervorhersage

Einige Zeit ist nun schon wieder seit dem letzten Blogeintrag vergangen. Das schiebe ich zum einen auf einiges an Arbeit, sowohl beruflich und auch privat, so dass einwenig die Energie zum Bloggen fehlte. Die letzten Tage ist aber das schöne Wetter schuld. Die Zeit verbrachte ich lieber mit dem Motorradfahren statt hinter dem PC zu sitzen… Doch eine kleine Spielerei habe ich mir auch wieder geholt.

IMG_3952
FritzRoy Sturmglas

Ein Arbeitskollege hat mir dav0n erzählt und bei einem großen Internetversandhaus wurde ich schnell fündig. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes FritzRoy-Sturmglas.

Bekannt ist ein Sturmglas schon seit langer Zeit aus der Seefahrt. Dort wurde es zur Vorhersage von Wetteränderungen verwendet. Das Sturmglas ist ein mit zwei Flüssigkeiten gefüllter und hermetisch verschlossener Glaszylinder. Die Flüssigkeiten sind meist Campher und Alkohol in gesättigter Form, die sich nicht vermischen, sondern kleine Kristalle bilden. Die Bildung dieser Kristalle steht in einem Zusammenhang mit der Wetteränderung.

Lange Zeit glaubte man, dass die Kristalle auf Änderung des Luftdrucks reagieren. Neuere Forschungen weisen angeblich darauf hin, dass die Kristalle auf elektromagnetische Felder, sogenannte „Sferics„, reagieren. Diese Sferics entstehen vorzugsweise in Tiefdruckgebieten.

Also zeigt das Sturmglas das Herannahen eines Tiefdruckgebietes und somit das Schlechtwetter an.

IMG_3956
Kristalle als Wettervorhersage

Die Tabelle (aus der CarloMilano Bedienungsanleitung) zeigt die unterschiedlichen Kristall-Wetterzusammenhänge.

Klare Flüssigkeit Das Wetter wird sonnig und klar
Flockige Flüssigkeit Es wird bewölkt. Niederschlag ist möglich
Kleine Flöckchen Es wird neblig oder feucht
Kleine Sternchen Ein Gewitter steht an
Kleine Sternchen an einem schönen Wintertag Es wird schneien
Große Flocken Es wird bedeckt. Schnee ist möglich
Viele Kristalle auf dem Boden Es gibt Frost
Kristalle an der Oberfläche Es wird stürmisch