Arduino DCF77 Analyzer Clock MK2 – 60-LED-Ring mit Zeitcode-Anzeige

Komponenten und Zubehör

Komponente	Menge
Arduino Nano R3 (oder Uno) – mit Quarzkristall, kein Resonator	2
DCF77-Empfängermodul (z. B. PV Electronics)	1
MAX7219 LED-Matrix-Module (für 2× 60 LED-Ringe + Status-LEDs)	3
MAX7219 7-Segment-Displays 0,56″ (Zeit/Datum)	2
MAX7219 7-Segment-Displays 0,39″ (Puls/Fehler/Bit-Info)	2
JQ6500 Sound-Module (16 Pin, 2 MB)	2
3 W / 8 Ω Lautsprecher	2
DS3231 RTC-Modul (mit Pufferbatterie, R5 für Non-Rechargeable entfernen)	1
LM2596 Step-Down-Regler (auf 5 V einstellen)	1
RCWL-0516 Doppler-Radar oder PIR-Bewegungsmelder	1
LDR (Helligkeitssensor für Display-Dimmung)	1
7× Schalter (Kippschalter/Taster) für Bedienfeld	1 Set
Verdrahtung, Vero-Boards, Alu-Dial (305 mm Ø), Gehäuse	nach Bedarf

Projektüberblick

Diese Uhr visualisiert das DCF77-Zeitsignal (deutscher Langwellensender) auf zwei konzentrischen LED-Ringen à 60 LEDs (Innenring: Live-Code der laufenden Minute; Außenring: dekodierte Zeit bei fehlerfreiem Empfang). 24 weitere LEDs zeigen Decoder-Status. Zwei große 8-stellige 7-Segment-Anzeigen geben Uhrzeit und Datum aus, zwei kleine zeigen Pulsdauern und Bit-Informationen.

Zwei ATmega328 (Arduino Uno-kompatibel) teilen sich die Arbeit:

1. Analyzer: Dekodiert DCF77, steuert Anzeigen, Sounds, Helligkeit.
2. Superfilter (nach Udo Klein): Filtert & synthetisiert das DCF77-Signal, justiert den Quarz des Analyzers nach.

Features: Stunden-/Viertelstundenschlag, Sekundentick (2× JQ6500), Display-Test beim Start, einstellbare Helligkeit (4 Zonen per LDR), zwei Gehäusevarianten (Retro-Uhrengehäuse / Bilderrahmen).

Unterschiede zu Erik deruiters Original

• Zwei Custom-Unos auf Vero-Boards statt Uno + Mega.
• Günstige 7-Segment- & Matrix-Module aus China (Code angepasst).
• 2× JQ6500 statt Adafruit Sound Board (Software-Änderungen, Library-Patch).
• 3. Matrix-Modul für Decoder-LEDs (wegen Pin-Mangel am Uno).
• Superfilter-LEDs per PWM vom Analyzer gedimmt (nicht vom Superfilter-Uno).
• 4 unabhängige Helligkeitszonen (Ringe, große 7-Seg, kleine 7-Seg, Superfilter-LEDs).
• Keine Temperatur-/Wochenzahl-Anzeige.
• DCF77-Sound: 0 = 100 ms, 1 = 500 ms Beep (bessere Unterscheidung).

Bedienelemente (7 Schalter)

• Tick Sound An/Aus – schaltet JQ6500 für Tick-Tock stromlos.
• Tick Lautstärke (Wippschalter) – ADKey am JQ6500.
• Schlagwerk: Aus / 24h / Timer (05:15–23:00).
• Schlag-Lautstärke (Wippschalter) – Software-gesteuert, Testton nach jedem Druck.
• DCF77 Sound An/Aus – Piezo gibt empfangene Bits als Töne aus.
• Reset (Wippe) – Filter oder Analyzer neu starten (Analyzer: Display-Test + Resync).
• DCF77 Quelle: Aus / Analyzer (direkt) / Filter (synthetisiert).

Schaltpläne

Drei Pläne: Hauptplatine, Matrix-Modul-Verdrahtung, 7-Segment-Module.

ATmega-Pinbelegung & Vero-Board-Layouts

Beide ATmega328 als Arduino UNO konfiguriert. Superfilter-Uno muss Quarzkristall haben (Modifikation: Resonator gegen Quarz tauschen). Detaillierte Pin-Mappings und Vero-Board-Layouts in den Bildern.

Vorbaugruppen (Module)

• LM2596: 5 V einstellen (10 kΩ Trimmer), vor Arduino-Bestückung messen. Strom: ~450 mA max (volle Helligkeit), ~80 mA (Displays aus). 1 A Netzteil (7–12 V) ausreichend.
• DS3231 RTC: R5 entfernen für Nicht-Wiederaufladbare (CR2032).
• MAX7219 Matrix: Onboard-Matrix ablöten, 2× 8-polige 90°-Stiftleisten anlöten → Kabel zu LED-Ringen.
• MAX7219 7-Seg 0,56″ & 0,39″: 10 µF Elko nachrüsten (fehlt oft), 1N4148-Diode in Versorgungsleitung durch Drahtbrücke ersetzen (Spannungsabfall bei Daisy-Chain).
• JQ6500: Sounds per USB (Windows) aufspielen (Tool: English MusicDownload v1.2a). Dateinamen: 1–12 = Stunden, 13–16 = Viertel, 17 = Test. Tick-Tock: 1 Datei (< 2 s).
• DCF77-Empfänger: Invertierter Ausgang (Low=Idle, High=Puls). PON auf GND für Normalbetrieb. Störquellen (Monitore, Netzteile) fernhalten.

Verdrahtungsstrategie & LED-Ringe

Ca. 400 Drähte. Vorgehen: Dial (Alu, 1,5 mm) bohren (ca. 700 Löcher), lackieren, Waterslide-Decal aufbringen. LED-Ringe auf Bohrschablone (Papier auf Holz) vorverdrahten: 8er-Blöcke, gemeinsame Anode pro Block, Kathoden verkettet. 16 Leitungen pro Ring zum Matrix-Modul. 3. Matrix-Modul für Status-LEDs (24 Stück) auf kleinem Vero-Board sammeln.

LEDs: Vishay TLH44 (3 mm, tinted diffused, hohe Effizienz, engere Helligkeitsgruppen für Uniformität).

Gehäuse & Zifferblatt

• Retro: Altem Uhrengehäuse (Eiche), Zifferblattrestaurierung (Beize, mattlackieren), Messing-Lünette, Rückkasten reparieren (schwarz lackiert).
• Modern: Großer Bilderrahmen, Fotokarton als Blende, Rückwand mit Ausschnitt, Scharniere, Lautsprecher seitlich.

Superfilter-Details

Der Superfilter lernt das DCF77-Signal, synthetisiert es fehlerfrei weiter und justiert den Quarz des Analyzers nach. Er bleibt auch bei Signalverlust synchron. Status-LEDs zeigen: Filter Sync, Lock, Sync Lost <200 ms, >200 ms, Signal Dirty/Bad.

DCF77-Zeitcode auf dem Zifferblatt

Code

• DCF77 Analyzer Code (Download: DCF_77_ANALYZER_CLOCK_Mk2_43.zip)
• Superfilter Code (Download: Superfilter07DCF77AnalyzerMK2.zip)
• JQ6500 Library Patch: In JQ6500_Serial.cpp Zeile 263 einfügen: if(!responseBuffer && !bufferLength) return; (vermeidet 1 s Blockierung).

CAD & Dateien

• TurboCAD-Zeichnungen (Dial, Schablone) – turbocad_drawings_TESmpq119g.zip
• Sound-Dateien: bell_wYLvJG1pUl.zip (Schlag), tick_tock_FLj9XHTJoB.zip (Tick)

Projektseite

brettoliver.org.uk – DCF77 Analyzer Clock MK2