Zeitanzeige mit Drehspulinstrumenten

Eines schönen Abends dachte ich darüber nach, wie sich die Uhrzeit mit möglichst wenig Elektronik auf skurrile Weisen anzeigen lässt. Zunächst hielt ich meine Idee mit den Drehspulinstrumenten für eine Weltneuheit, bis ich kurze Zeit später von Google enttäuscht wurde. Dennoch ist meine Uhr ein schönes Unikat geworden.

Diese animierte svg-Datei verdeutlicht die Zeitdarstellung. Die Uhrzeit lässt sich sehr einfach per Zeiger ablesen.

Vorlage für den Code war die Bahnhofsuhr von Rüdiger Appel. Freigegeben unter GPL-Lizens.

Die Instrumente habe ich bei Ebay ersteigert und bei der Auswahl vorallem auf passende Skalen geachtet. Das obere Instrument ist schon über 50 Jahre alt und hat einen Durchmesser von etwa 16 cm.
Der schwarze Knopf ist ein Drehencoder, mit dem sich die Zeit gut einstellen lässt.

Funktionsweise

Das Grundgerüst bilden ein Mikrocontroller (Attiny2313) und eine Echtzeituhr (DS1307). Abhängig von der Zeit erzeugt der Mikrocontroller die entsprechenden PWM-Signale für Stunden und Minuten. Jedes dieser Signale wird mit einem Tiefpass und Operationsverstärker in eine Gleichspannung gewandelt. Ein Spindeltrimmer dient als Vorwiderstand für das Instrument, somit kann der Ausschlag sehr genau eingestellt werden. Die Instrumente ließen sich zwar auch direkt mit den PWM-Signalen und Vorwiderständen betreiben, doch dann entstehen durch die Rechteckspannung und die Induktivität kleine Spitzen. Eine Messung mit dem Oszilloskop ergab bei einem Instrument mit 60mV Vollausschlag Spitzen von 6mV. Da ist die Lösung mit Gleichspannung wesentlich sauberer.

Anmerkung:

Es muss kein spezieller Operationsverstärker sein. Allerdings unterscheiden sich die Operationsverstärker darin, wie weit der Ausgang an die Versorgungsspannung kommen kann. Das zu erzeugende PWM-Signal muss im Mikrocontroller dementsprechend angepasst werden.
Vorsicht ist mit dem Spindeltrimmer und dem Instrument geboten. Ist der Widerstandswert zu klein, könnte das Instrument beschädigt werden. Vor dem anschließen also nochmal prüfen, auf welcher Stellung der Trimmer steht.

Schaltplan

Das Programm meiner Drehspulinstrumenten-Uhr ist mir leider abhanden gekommen.