Elektronik-Projekt: Türglocke

1. Einleitung 2. Schaltungsbeschreibung 3. Nachbau- und Montageanleitung 4. Bohrschablone 5. Stückliste 6. Download   tuerglocke_doku.pdf (372 KB)

3. Nachbau- und Montageanleitung:

Schritt 1: Gehäusedeckel vorbereiten

Die Leuchtdioden D1 bis D64 sollen am Gehäusedeckel in Form einer Glocke montiert werden. Dazu werden 3-mm-Löcher in das Gehäuse gebohrt. Durch welche die Leuchtdioden von innen gesteckt und mit Heißkleber angeklebt werden. Als Schablone für die Löcher kann zB diese Anordnung verwendet werden. Die Glocke kann natürlich auch eine andere Form bekommen. Auch die Farben der Leuchtdioden ist nicht entscheidend, es ist auch eine bunte Glocke möglich. Es ist nur darauf zu achten dass für den Klöppel 16 Leuchtdioden verwendet werden. (D1 bis D16, siehe Schaltungsbeschreibung).

Vorgehensweise zur Vorbereitung des Gehäusedeckels:

• Schablone der Glocke auf normales Papier ausdrucken
• Schablone auf der Gehäusehalbschale so mit Tixo befestigen, dass die Glocke in der Mitte des Gehäuses sitzt. Achtung: Da das Gehäuse später an einer Wand montiert wird, es aber für mögliche Änderungen, Reparaturen etc. leicht zu öffnen sein soll, müssen sich die Ausnehmungen für die Schrauben auf der Vorderseite befinden, also auf jener Gehäusehalbschale an der sich auch die Glocke befindet.
• Mit einem Körner und einem Hammer die Löcher, welche gebohrt werden sollen ankörnen. Achtung: Damit das Gehäuse dabei nicht zerbricht z.B. einen kleinen Holzklotz unterlegen, sodass die Gehäusefläche aufliegt. Beim Körnen sorgfältig arbeiten, die Körnung sollte in der Mitte der Kreise liegen, damit beim späteren Bohren die Löcher ordentlich in Reihe und Glied liegen.
• Nach entfernen der Schablone sollten nun am Gehäuse kleine Einkerbungen erkennbar sein. Diese dienen beim Bohren als Führung
• Zunächst mit einem kleineren Bohrer (zB. 1 mm oder 1,5 mm) die Löcher bohren, anschließend mit einem 3-mm-Bohrer nachbohren
• Im inneren der Gehäusehalbschalen befinden sich 4 Bolzen zur Platinenbefestigung, die unteren beiden könnten sich eventuell an Stellen befinden, wo Leuchtdioden montiert werden sollen. Diese beiden Bolzen daher vorsichtig entfernen. Die beiden oberen Bolzen müssen nicht entfernt werden, diese stören nicht.
• Die gebohrten Löcher (für die Leuchtdioden) auf beiden Seiten vorsichtig entgraten, z.B. mit einem Universal-Messer
• Die grünen Leuchtdioden D17 bis D64 (diese Leuchtdioden symbolisieren die Glockenumrandung) so in die Löcher stecken, dass sich die Kathode (längerer Anschlussdraht) der einen Leuchtdiode bei der Anode (kürzerer Anschlussdraht) der nächsten Leuchtdiode befindet. Mit z.B. einem Heißkleber die Leuchtdioden an der Gehäuseinnenseite ankleben. An der Kathode jeder sechsten Leuchtdiode einen Widerstand (R9 bis R16) anlöten. Die benachbarten Leuchtdioden entsprechend dem Schaltplan miteinander verlöten. Mit isolierten Drähten die restlichen Verbindungen herstellen (siehe Bild unten). Zwei isolierte Drähte (ca. 20 cm Länge, in den Farben rot und schwarz) an den 2poligen Kontaktstreifen anlöten. Die Lötstellen mit Schrumpfschlauch isolieren. Die anderen Enden der beiden Drähte nach dem unteren Bild anlöten.
• Die roten Leuchtdioden D1 bis D16 (diese Leuchtdioden symbolisieren den Klöppel) so in die Löcher stecken, dass alle Kathoden (längerer Anschlussdraht) zum Gehäuserand zeigen, während die Anoden (kürzerer Anschlussdraht) nach innen zeigen. Mit z.B. einem Heißkleber die Leuchtdioden an der Gehäuseinnenseite ankleben. Die Kathoden miteinander verlöten. An jede Anode und an die gemeinsame Kathode einen Anschlussdraht (ca. 15 cm Länge) anlöten. Die anderen Enden der Leitungen an den 17poligen Kontaktstreifen anlöten, wobei der linke Anschluss die gemeinsame Kathode und die weiteren Anschlüsse der Reihenfolge der Leuchtdioden entsprechen müssen. (siehe Bild unten). Schrumpfschlauch an beiden Drahtenden nicht vergessen!

Schritt 2: Gehäuseboden vorbereiten

Die zweite Gehäusehalbschale (Gehäuseboden) mit Bohrungen für die Klingelanschlüsse und für die Befestigung (an der Wand) laut folgendem Bild versehen. Die äußeren vier Bohrungen für die Wandbefestigung sollten zumindest einen Durchmesser von 4 mm besitzen, während die Größe der Bohrung für die Klingelanschlüsse unkritisch ist.

Schritt 3: Gehäuseseitenteile und Einbaubuchse vorbereiten

In der Mitte des Seitenteiles ein Loch mit einem Durchmesser von 8 mm bohren. Dieses Loch dient für die Einbaubuchse (Stromversorgung). An die Einbaubuchse zwei ca. 10 cm lange Drähte nach folgendem Bild anlöten und mit einem Schrumpfschlauch isolieren. Die nicht benötigte Anschlussfahne an der Einbaubuchse kann mit einem Seitenschneider entfernt werden.

Das zweite Seitenteil bleibt unbearbeitet.

Schritt 4: (Lochraster)-Platine bestücken

Die Lochrasterplatine (Punktraster, Rastermass 2,54 mm) auf eine Größe von 100 x 100 mm zuschneiden und die geschnittenen Seiten abschleifen. (Die Lochrasterplatine beinhaltet 39 mal 39 Lötpunkte). Die Löcher für die Befestigung der Platine im Gehäuse (die äußeren 4 Löcher lt. unterem Bild) und für die Befestigung des Lautsprechers mit einem 3-mm-Bohrer bohren.
Beginnend mit den 21 Drahtbrücken die Bestückung lt. Bild, Stückliste oder dem Schaltplan (im Download-Bereich auf dieser Seite) beginnen, wobei zunächst nur die Bauteile angelötet werden, diese jedoch noch nicht verdrahtet werden. Das verdrahten erfolgt erst wenn alle Bauteile angelötet sind. Die nach dem anlöten überstehenden Anschlüsse mit einem kleinen Seitenschneider entfernen. Die 3 Drahtbrücken unter den ICs 1 und 3 nicht vergessen!

Die weitere Reihenfolge:

• Dioden D65 und D66 (1N4148): Achtung: Polarität beachten, die (schwarzen) Ringe müssen zum IC 4 zeigen, siehe Bild
• Widerstände R1, R3, R4, R5, R7, R17 bis R21 und R23: Tipp: Vor dem Einlöten des Widerstandes diesen überprüfen, auch wenn die Bauteile in einem Regal sortiert sind. (z.B. mit einem Multimeter). Die Praxis hat gezeigt, dass sich hin und wieder doch falsche Bauteilwerte in das Regal eingeschlichen haben. Dies gilt nicht nur für Widerstände, sondern auch für Dioden, Kondensatoren, Transistoren usw.
• Dioden D67 bis D71 (1N4001): Achtung: Polarität beachten, siehe Bild
• IC-Fassungen für die ICs: Tipp 1: Obwohl es bei den Fassungen elektrisch gesehen egal ist wie die Fassungen eingelötet sind, sollte man doch die Fassung so einlöten, dass die Kerbe in die richtige Richtung zeigt. Dies erleichtert das spätere Einsetzten der ICs bzw. erleichtert die Arbeit bei einem IC-Tausch. Tipp 2: Beim Einlöten der Fassungen sollte man wie folgt vorgehen: Fassung an der einzusetzenden Stelle lagerichtig einsetzen und zunächst nur einen beliebigen Eckpin anlöten. Fassung kontrolliere und eventuell Nachlöten. Sitzt die Fassung ordentlich, den gegenüberliegenden Pin anlöten. Fassung wieder kontrollieren und eventuell nachlöten. Erst wenn Sie mit der Lage der Fassung zufrieden sind, die restlichen Pins anlöten.
  Anstelle einer IC-Fassung können im Notfall auch Buchsenleisten verwendet werden. Hier empfiehlt sich wegen der fehlenden Kerbe diese mit einem Filzstift o.ä. auf der Platine zu markieren.
• Buchsenleisten K3 und K4: Tipp: Bei mehrpoligen Buchsenleisten zuerst den ersten Pin anlöten, Buchsenleiste anschließend ausrichten, eventuell nachlöten, dann den letzten Pin anlöten, Buchsenleiste eventuell ausrichten und/oder nachlöten. Erst danach die restlichen, dazwischen liegenden Pins anlöten.
• Keramikkondensatoren C1, C2, C3, C5, C9, C11, C12, C13 und C14
• Trimmer R2, R6, R8 und R22
• Anschlussklemmen K1 und K2
• Taster S1: Achtung: abgeflachte Seite beachten!
• Elkos C4, C6, C7, C8 und C10: Achtung: Polarität beachten, siehe Bild
• Lautsprecher LS1: Befestigungslöcher mit einem 3-mm-Bohrer vorsichtig vergrößern. Lautsprecher mit ca. 4 bis 8 cm langen isolierten Drähten versehen. Die anderen Enden der Drähte an der Platine anlöten. (Die Lötstellen befinden sich unter dem Lautsprecher!) Befestigung des Lautsprechers zumindest mit 2 gegenüberliegenden Schrauben (Zylinderkopfschraube M3 x 18 von der Lötseite durch die Platine, Distanz mit 10 mm Höhe, Zahnscheibe M3 und Mutter M3)

Nachdem alle Bauteile eingelötet wurden, die Verbindungen auf der Lötseite entsprechend dem folgenden Bild mit einem dünnen Draht herstellen. Dabei sollte sorgfältigst gearbeitet werden, und man sollte sich dafür ausreichend Zeit nehmen. Befinden sich Verbindungen direkt nebeneinander, so können diese auch nur mit Lötzinn verbunden werden. Tipp: Das Bild mit den Lötverbindungen ausdrucken, und während dem Verlöten die soeben durchgeführte Verbindung im Ausdruck kennzeichnen. Auf diese Weise können Fehler durch fehlende Verbindungen vermieden werden. Auf die beiden isolierten Verbindungen nicht vergessen. Diese sollten sinnvollerweise erst als letzte hinzugefügt werden.
Zum Schluss alle Verbindungen und Lötstellen noch einmal sorgfältig überprüfen.

Schritt 5: Test, Zusammenbau und Kalibrierung

• In die fertig bestückte Platine die ICs noch nicht einsetzen. Auch die in den Schritte 1 und 3 vorbereiteten Komponenten dürfen noch nicht angeschlossen werden!
• Zuerst mit einem Multimeter prüfen, ob zwischen Betriebsspannung und Masse kein Kurzschluss herrscht. (Multimeter im Mode "Durchgangstester" an der Klemme K2 messen). Ist kein Kurzschluss an der Spannungsversorgung (K2) feststellbar, als nächstes am z.B IC-Sockel für IC1 an den Pins 7 (GND) und 14 (Ub) messen. Diese Messung kann auch am IC-Sockel für IC2, IC3, IC4 oder IC6 durchgeführt werden, wobei hier jedoch an anderen Pins gemessen werden muss. Multimeter im Mode "Durchgangstester". Eventuell festgestellte Kurzschlüsse müssen natürlich aufgespürt und entfernt werden!
• Einbaubuchse (Schritt 3) an Klemme K2 anschließen. Steckernetzteil auf 12 Volt einstellen und mit einem passendes Gegenstück anstecken. Steckernetzteil am Netz anstecken. Mit einem Mutimeter die Spannung an Klemme K2 messen. Diese muss etwa 12 V betragen. Auf das Vorzeichen achten. Bei Falschpolung den Steckeinsatz umstecken, oder die Verbindungsdrähte zwischen Einbaubuchse und Klemme K2 überprüfen und ggf. korrigieren. Bei korrekter Betriebsspannung die Spannung am z.B. IC1 an den Pins 7 (GND) und 14 (Ub) messen. Wird hier (bei angestecktem Netzteil) keine, oder eine grob abweichende Spannung gemessen, so liegt ein Bestückungs- und/oder Verdrahtungsfehler vor, der unbedingt gefunden und beseitigt werden muss.
• Alle Trimmer in Mittelstellung bringen
• IC 6 (555) und IC7 (CNY 17) einsetzen
.
• Mit dem Multimeter an Klemme K1 messen (Gleichspannung). Nach drücken der Taste S1 muss hier die Spannung auf 12 Volt ansteigen, und nach einigen Sekunden wieder abfallen. Mit dem Trimmer R22 (Dauer) kann diese Zeit verändert werden. Ist diese Funktion erfüllt so kann nun der 2polige Kontaktstreifen (mit den grünen Leuchtdioden) an die 2polige Buchsenleiste K3 (auf der Platine) gesteckt werden. Polarität beachten. Bei einem erneuten drücken der Taste S1 müssen nun alle grünen Leuchtdioden aufleuchten, und nach einigen Sekunden wieder erlöschen.
• IC1 (4001), IC2 (4516) und IC3 (4514) einsetzen
• 17poligen Kontaktstreifen (mit den roten Leuchtdioden) so an die 17polige Buchsenleiste K4 (auf der Platine) anstecken, dass der Draht, welcher an den gemeinsamen Kathoden der roten Leuchtdioden angelötet ist, beim Widerstand R5 (auf der Platine) angesteckt wird. Bei einem Druck auf die Taste S1 leuchten nun die grünen Leuchtdioden, und die roten Leuchtdioden bilden ein Lauflicht. Nach einigen Sekunden erlöschen alle Leuchtdioden. Mit dem Trimmer R2 lässt sich die Geschwindigkeit des Lauflichtes einstellen.
• IC4 (SAE800) einsetzen. Bei einem Tastendruck von S1 wird nun zusätzlich ein Zweiton erzeugt, wenn der Klöppel (rote Leuchtdioden) das erste Mal an der Glocke (rote Leuchtdioden) „anschlägt“. Die Tonhöhe kann mit dem Trimmer R6 eingestellt werden, während die Lautstärke mit dem Trimmer R8 eingestellt werden kann. Achtung: Die optische Bewegung des Klöppels mit der akustischen Untermalung ist noch nicht synchron. Diese Kalibrierung erfolgt in einem späteren Schritt.
• IC5 (CNY 17) einsetzen. Steht ein externes Netzgerät mit 12 Volt zur Verfügung, so kann mit diesem der letzte Test erfolgen. Durch kurzes verbinden der Klemme K1 mit einer Spannung von 12 Volt (die Polarität ist dabei egal) wird derselbe Vorgang wie durch Drücken der Taste S1 ausgelöst. (die grünen Leuchtdioden leuchten auf, die roten Leuchtdioden bilden ein Lauflicht, wobei der ersten "Anschlag" des Klöppels (rote Leuchtdioden) an die Glocke (grüne Leuchtdioden) mit einem Zweiton untermalt wird.
• Kalibrierung: Ziel der Kalibrierung ist es, die optische Bewegung des Klöppels mit der akustischen Untermalung (Zweiton) zu synchronisieren.
  Zunächst wird aber die Laufgeschwindigkeit des Klöppels der gewünschten Geschwindigkeit eingestellt (mit dem Trimmer R2). Als nächstes erfolgt die Einstellung der Zeitdauer, in der die grünen Leuchtdioden leuchten. Diese wird mit dem Trimmer R22 eingestellt. Die Zeitdauer sollte so eingestellt werden, dass der Klöppel in jedem Fall nur zweimal bei der Glocke anschlägt. Die Synchronisation zwischen "optischen" und "akustischen" Klöppel lässt sich nur für zwei folgende Anschläge einstellen.
  Nun zur Synchronisation von "optischen" und "akustischen Klöppel": Nach drücken der Taste S1 beginnt das Lauflicht zu laufen. Schlägt es das erste Mal an die Glocke ertönt ein Zweiton. (Zuerst der erste Ton, und dann der zweite). Der zweite Ton muss nun mit dem Trimmer R6 so eingestellten werden, das dieser mit dem optischen zweiten Anschlag an der Glocke übereinstimmt. Dabei wird auch die Tonhöhe verändert. Gelingt dies nicht, oder entspricht die Akustik nicht dem Wunsch, so muss mit dem Trimmer R2 die Laufgeschwindigkeit geändert werden.
  Mit dem Trimmer R8 die Lautstärke einstellen. Dabei ist zu beachten, dass durch das Gehäuse die Lautstärke etwas vermindert wird.

Schritt 6: Montage

Zur Montage gibt es nicht viel zu sagen. Die "untere" Gehäusehalbschale besitzt 4 Bohrungen zur Wandmontage und ein Bohrung für die Klingelzuleitung. (siehe Schritt 2) Die Klingelzuleitung an die Klemme K1 anklemmen (die Polarität ist hier beliebig).
Die Platine mit 4 Schrauben an diese Gehäusehalbschalen festschrauben. Die Gehäuseseitenteile einsetzen. Zum Abschluss die zweite Gehäusehalbschale (mit den Leuchtdioden) so aufsetzen dass keine Drähte eingeklemmt werden und mit den beiliegenden Schrauben verschrauben.

Autor: Buchgeher Stefan
Erstellt: 30. September 2003
Letzte Änderung: 10. Oktober 2004