Reloj del analizador Arduino DCF77 MK2

Acerca de este proyecto

Vea mi sitio para este reloj Arduino DCF77 Analyzer Clock Sitehttp://www.brettoliver.org.uk/DCF77_Analyzer_Clock_Mk2/Arduino_DCF77_Analyzer_MK2.htm

Este reloj muestra el código de tiempo DCF77 en 2 anillos de 60 LED en un gran dial de 12 "(305 mm) de diámetro. El anillo interior muestra el código de tiempo en vivo para el siguiente minuto a medida que se recibe y el anillo exterior muestra la hora actual siempre que ya que el minuto anterior se recibió sin errores.

Otros 24 LED muestran el estado del decodificador y la información de tiempo. La hora y fecha decodificadas se muestran en 2 pantallas grandes de 7 segmentos de 8 dígitos, mientras que los tiempos de pulso DCF77 y la información de bits se muestran en otras 2 pantallas más pequeñas de 7 segmentos de 8 dígitos.

El reloj utiliza 2 microprocesadores Atmega 328 (Arduino Uno), 1 para controlar el Analizador DCF77 y 1 para controlar un Súper Filtro Udo Klein. El Super Filtro permite el procesamiento avanzado de la señal DCF77 y también el ajuste del crital de cuarzo Arduino. El filtro es conmutable y tiene 10 LED de estado para mostrar el estado de la recepción de la señal y la calidad de la salida. El reloj también marca las horas, los cuartos de hora y los segundos marcan 2 módulos de sonido JQ6500.

La mayoría de los componentes electrónicos están montados en la parte posterior de la esfera, por lo que el reloj se puede instalar en diferentes estilos de caja.

He incluido diseños para cajas de reloj de estilo retro y moderno. el diseño retro se coloca en una caja de reloj con esfera antigua, mientras que el diseño moderno se integra en un marco de imagen negro.

Paso 1:crédito

Este reloj se basa en el reloj del analizador DCF77 de Erik de Ruiter y es una versión actualizada de mi reloj del analizador Mk1 DCF77.

encima del reloj del analizador DCF77 de Erik de Ruiter debajo de mi reloj del analizador MK1 DCF77.

Erik ha proporcionado todos los detalles de su reloj en GitHub

Diferencias entre el reloj de Eric y el mío

Aunque me basé en el reloj de Eric, hice algunos cambios en el hardware. Mezcle y combine cualquier opción que se adapte a sus necesidades, pero asegúrese de cambiar el código para que se adapte.

Utilizo dos Arduino UNo hechos a medida en el Veroboard en lugar de uno y un Mega.

Utilizo pantallas baratas de 7 segmentos y módulos de matriz de puntos de China y he cambiado el código para que coincida. Consulte la sección sobre errores de visualización, ya que funcionan muy bien una vez que se llevan a cabo estas modificaciones.

Utilizo 2x módulos JQ6500 en lugar de la placa de sonido Adafruit. Como una de mis placas está controlada por software, hay algunos cambios de software y otra biblioteca para cargar.

Como tengo un Arduino Uno en lugar de un Arduino Mega, no tengo todos los pines de repuesto para controlar los LED del decodificador, por lo que utilizo un tercer módulo de matriz de puntos.

He modificado el Súper Filtro de Udo Klein agregando LED de estado adicionales. El brillo de estos LED es controlado por PWM por el decodificador DCF77 Uno a través de 2 transistores, no el Super Filter Uno.

También hay una función de prueba de LED agregada al Super Filter para que coincida con la función de prueba del decodificador DCF77.

Solo uso LED de 3 mm y he elegido LED de brillo combinado para tratar de mantener el brillo uniforme.

He agregado 4 niveles de intensidad separados en el software, por lo que los LED de anillo / estado, las pantallas grandes de 7 segmentos, los indicadores pequeños de 7 segmentos y los LED de súper filtro tienen niveles de brillo personalizados según las lecturas del LDR único.

No tengo una pantalla de temperatura o número de semana en mi reloj y he modificado el código para adaptarlo.

He agregado LED de monitorización adicionales a mi Super Filter, por lo que en mi reloj solo hay una opción para la salida Sythesized y Non Sythesized. Esta no es una opción para cambiar de modo según el reloj de Erik.

El sonido DCF77 en mi reloj se ha modificado para acentuar la diferencia entre los 0 y los 1 entrantes. Cuando el reloj detecta un 1, simplemente reproduce un sonido un poco más largo que 200 mS.

Paso 2:video

El video muestra el reloj funcionando con el tic-tac encendido y también el reloj marcando el cuarto y la hora completos.

También muestra el diseño del dial e información sobre la lectura de las pantallas.

Video 2

Video que muestra encendido, prueba de pantalla y decodificación de hora / fecha

Video 3

Video que muestra cómo funciona el filtro Udo Klein Super en este reloj

Video 4

El video muestra el reloj del marco de imagen funcionando con el sonido de tic encendido y también el reloj marcando el cuarto y la hora completos.

También muestra el diseño del dial e información sobre la lectura de las pantallas.

Video 5

Este breve video muestra el reloj de mi analizador DCF77 mostrando y decodificando la señal DCF77. Todos los sonidos están fuera de la señal en vivo de DCF77.

Paso 3:controles

El reloj está controlado por 7 interruptores que están montados en una barra de metal. Los interruptores están conectados al interior de una puerta con bisagras que se pliega debajo del reloj para acceder.

En la versión con marco de imagen, los interruptores están instalados en un corte en el costado del reloj.

Los interruptores controlan lo siguiente

Activar / desactivar sonido de tick

Volumen de tick

Timbre 24/7 o temporizador

Volumen del timbre

Sonido DCF77 activado / desactivado

Restablecer Superfiltro o Analizador

Fuente DCF77 de filtro, apagado o analizador

Cambiar funciones

Sonido de tick

Enciende y apaga el sonido tic tac (corta la energía del módulo JQ6500)

Volumen de tick sin bloqueo

Sube y baja el volumen del tic-tac (el interruptor de sonido del tic debe estar encendido)

Control de timbre

Las campanas apagadas están apagadas

Las campanas las 24 horas del día, los 7 días de la semana

Las campanillas del temporizador solo están encendidas en momentos establecidos del día, p. Ej. fuera de noche

Volumen del timbre sin bloqueo

Up sube el volumen

Down baja el volumen

Después de presionar cada botón, se reproduce un timbre de prueba para que pueda escuchar la nueva configuración de volumen

Sonido DCF77

On reproduce el sonido DCF77 que se recibe como pitidos a través de la sirena piezoeléctrica.

0 es 100 mS y 1 se reproduce como un pitido de 500 mS para que sea más fácil diferenciar los 0 y 1 recibidos.

Desactivado, el pitido del DCF77 está desactivado

Restablecer sin bloqueo

El filtro restablece el superfiltro DCF77 y lo vuelve a sincronizar con la señal DCF77

El analizador reinicia el analizador DCF77 comenzando con una prueba de pantalla si está habilitado y luego una resincronización del reloj. La hora RTC se mostrará a partir de la hora almacenada en el reloj de tiempo real

Fuente DCF77

Off desconecta la señal DCF77 del reloj

Analizador, la señal DCF77 se alimenta directamente al reloj sin ningún tipo de filtrado

Filtrar la señal DCF77 se toma del Super Filter y si el Super Filter está sincronizado, esta señal se sintetiza en la señal correcta sin errores

Paso 4:esquemas

Hay 3 esquemas para este reloj. La placa principal, los módulos de matriz de puntos y los módulos de visualización de 7 segmentos.

El segundo es muy grande y se puede ver en tamaño completo aquí. Esquema de 4000x4000. Lo he diseñado de esta manera para facilitar el cableado.

Paso 5:Conexiones de pines Atmega

Este reloj utiliza 2 circuitos integrados Atmega 328 en placas vero personalizadas. Se puede usar un UNO estándar para la parte del analizador del reloj, pero se debe usar un UNO con un crital de cuarzo en lugar de un resonador para la parte del Super Filtro del reloj. Vea cómo agregar un cristal de cuarzo a un Arduino UNO aquí http://www.brettoliver.org.uk/Master_Clock_MK2/Master_Clock_MK2.htm#Mod

Paso 6:Diseños de la placa Vero

Muchos de los módulos para este proyecto están preconstruidos y solo deben enchufarse, pero la placa principal para los Arduinos, los módulos de sonido y la tercera matriz de LED deben construirse en la placa Vero.

Los LED se muestran montados en la placa principal solo como referencia.

Todo el cableado a otras placas desde la placa principal se realiza a través de conectores de encabezado de PCB. Las conexiones desde la placa principal al panel de interruptores están cableadas directamente. Esto permite retirar la placa principal y el panel de interruptores para realizar tareas de mantenimiento.

Tenga en cuenta que estos están configurados como Arduino UNO y, si bien se pueden usar Unos o Nanos precompilados, el Super Filter Arduino debe tener un cristal de cuarzo, no un resonador para mayor precisión, consulte Conexiones de pines Atmega más arriba.

Ver la información en mi sitio de Master Clock Modificación del cristal de cuarzo Arduino

Nota El RTC se monta aquí, pero solo se conecta mediante el cable de cabecera.

Paso 7:Módulos prediseñados

Placa y módulos prediseñados

El módulo regulador LM2596 baja el voltaje a 5v. Esto se ajusta mediante la resistencia preestablecida de 10K en el módulo y se mide después del diodo de protección inverso D4. Ajústelo antes de agregar los Arduinos a la placa.

El reloj usa alrededor de 450 mA como máximo con LED a pleno brillo y desciende a alrededor de 80 mA con las pantallas apagadas.

Debe estar seguro con una fuente de alimentación de CC de 1000 mA de 7 a 12 voltios (el módulo regulador LM2596 controla el voltaje)

RTC DS3231 I2C Este módulo almacena el tiempo de la señal DCF77 decodificada. El reloj incorporado tiene compensación de temperatura y tiene respaldo de batería en caso de falla de energía. Tenga en cuenta que el módulo RTC está modificado para admitir baterías no recargables.

Módulo de matriz de puntos MAX2719 Estos módulos controlan los anillos LED internos y externos (2 módulos) y el tercer módulo impulsa todos los demás LED, excepto los LED del súper filtro. Se quita la matriz de LED y se suelda un cabezal de PCB en su lugar.

RCWL 0516 Sensor de radar Doppler Microondas Para encender las pantallas del reloj solo cuando la habitación está ocupada, utilizo la detección de movimiento. Puede elegir entre el RCWL 0516 a continuación que detectará el movimiento desde detrás del vidrio o el módulo PIR a continuación.

Módulo PIR Infrarrojos El módulo PIR se puede utilizar en lugar del sensor de radar Doppler anterior. El inconveniente de este dispositivo es que no se puede usar detrás de un vidrio o metacrilato, etc.

Max2719 Pantalla de 7 segmentos 0.56 "Esta es la versión más grande de 0.56" utilizada para la pantalla de hora y fecha. Ya tenía un lote de estos, pero hay módulos similares en tindie. Solo asegúrese de obtener las pantallas más grandes de 0.56 ". Tenga en cuenta que es posible que se requiera una pequeña modificación para evitar errores de visualización en estos módulos. Consulte el paso de modificación MAX2719.

Max2719 Pantalla de 7 segmentos 0.39 "Esta es la versión más pequeña de 0.39" utilizada para las pantallas de bits, errores y pulsos. Están disponibles en todo eBay y Amazon, solo asegúrese de obtener los módulos con los pines de encabezado no soldados o las placas con los pines soldados a la parte posterior del módulo. Tenga en cuenta que puede ser necesaria una pequeña modificación para evitar errores de visualización en estos módulos. Consulte el paso de modificación MAX2719.

Módulos JQ6500 16p Uno de estos módulos se utiliza para reproducir el sonido de tictac y el otro las campanillas de cuarto y hora. Con los archivos de sonido incluidos con el proyecto, debería poder salirse con la suya con la mezcla de 16p más barata con 2M de memoria. Los módulos controlan un solo altavoz de 3 W 8 Ω cada uno. Los sonidos se cargan desde su PC (no MAC) a través de USB usando un programa simple.

Receptor DCF77

Mi módulo receptor DCF77 de http://www.pvelectronics.co.uk

Parece que estos artículos ya no están disponibles, pero prueba Amazon

Conexiones del módulo receptor PV Electronics DCF77 Conexiones de izquierda a derecha

1.VDD 2.TCON 3.PON 4.GND 5.NC

Proporciona salida en formato invertido (la salida es baja y aumenta una vez por segundo).

Modo de espera de bajo consumo:conecte PON a Vdd.

Conecte PON a GND para un funcionamiento normal.

Mantenga el receptor alejado de televisores, monitores o cualquier otro ruido eléctrico y asegúrese de que apunte al transmisor DFC77.

Componentes

Lista de componentes:esto se genera a partir de mi programa de dibujo esquemático LiveWire, por lo que es posible que no muestre todos los detalles cuando el componente no está en la biblioteca del programa, por ejemplo, algunos de los interruptores. Consulte el esquema para obtener más detalles o contácteme.

El color del LED se puede elegir según sea necesario, pero consulte la sección de LED para conocer los LED reales que he utilizado.

Paso 8:Orden de cableado

Con alrededor de 400 cables impares para conectar, el cableado necesita mucha planificación para encajar los tramos de cableado en los espacios entre los módulos.

Construya, modifique si es necesario y fije todas las tablas en la parte posterior del dial para que los tramos del arnés de cableado sean visibles.

Las placas de matriz de puntos se retiran y se conectan lejos del reloj.

Conecte los LED del Súper Filtro e introdúzcalos en el dial.

Conecte los LED de estado del DCF77 y colóquelos en el dial.

Los LED de estado de Super Filter y DCF77 están conectados mediante cables de cabecera a la placa principal. Conecte todos los LED del módulo de matriz de puntos 3 y colóquelos en el dial.

Conecte el módulo de matriz de puntos 3 a la placa vero de ruptura pequeña y luego conecte los LED para este módulo instalado en el paso anterior.

Conecte el anillo LED exterior y luego colóquelo en el dial.

Conecte la pantalla de matriz de puntos del anillo exterior dejando los extremos del cable lo suficientemente largos para terminar en los LED del anillo exterior.

Vuelva a colocar la pantalla de matriz de puntos del anillo exterior y conecte el mazo de cables a los LED del anillo exterior.

Conecte el anillo LED interior y luego colóquelo en el dial.

Conecte la pantalla de matriz de puntos del anillo interior dejando los extremos del cable lo suficientemente largos para terminar en los LED del anillo interior.

Vuelva a colocar la pantalla de matriz de puntos del anillo interior y conecte el mazo de cables a los LED del anillo interior.

Conecte todos los LED del módulo de matriz de puntos 3 y colóquelos en el dial.

Conecte el módulo de matriz de puntos 3 a la placa vero de ruptura pequeña y luego conecte los LED para este módulo instalado en el paso anterior.

Construya cables de cabecera y conéctelos a todas las placas.

Coloque la placa Vero principal y luego conecte el cable al panel de interruptores. El LDR se monta a través de la puerta de madera con bisagras a la que está fijado el panel de interruptores para que esté cableado al mismo tiempo.

Instale altavoces y conéctelos a la placa Vero con los módulos de sonido JQ6500.

Si ha perforado los orificios del tamaño correcto en el dial, todos los LED encajarán en su lugar sin pegamento. Asegúrese de que los bordes internos de los orificios del LED estén cubiertos con pintura / barniz en la etapa de pintura para ayudar con el ajuste por fricción.

Paso 9:Modificación del módulo de matriz de puntos del cableado Max2719

Antes de que los cables se puedan conectar a los módulos de la matriz MAX 2917, deberán modificarse.

Retire los LED de matriz de puntos, ya que no son necesarios.

Se soldarán dos juegos de 8 conectores de clavija de 90 ° al borde inferior del conector de matriz de LED existente.

Módulo MAX7219 modificado con conectores de clavija de 90 ° soldados en su lugar a la parte inferior de los antiguos conectores de matriz de LED. Los cables se retiran de estos puntos a la matriz de LED en la placa principal.

Vista lateral que muestra las clavijas soldadas al lado de las clavijas del conector de la matriz LED anterior justo encima de la PCB.

Paso 10:Construcción de cableado de una plantilla de cableado

La plantilla mantendrá los LED en su lugar con el espacio correcto permitiendo un cableado fácil lejos del reloj.

Construcción de una plantilla de cableado para los LED

Imprime el cuadrante en una hoja de papel. Imprima al revés o coloque el papel al revés, ya que trabajará desde la parte posterior del reloj. Coloque la hoja sobre un trozo de madera vieja o melamina. Centre todos los centros LED y taladre con una broca de 3 mm. El orificio debe encajar por fricción en los LED para garantizar un cableado fácil. Los LED difieren en diámetro, así que primero haga algunos orificios de prueba para obtener el tamaño correcto para sus LED.

Plantilla de cableado completa.

Anillos LED internos y externos completados en la plantilla. Puede ser útil escribir los números de LED y otra información en la plantilla para asegurarse de conectar los LED correctos ya que los LED están instalados en la parte posterior del dial y se revelan / van en sentido antihorario.

Anillo de LED extraído de la plantilla listo para insertar en el dial.

Paso 11:Cableado del anillo exterior e interior del LED

El diagrama esquemático anterior muestra el cableado de una sección de 8 LED del anillo de LED exterior.

Primero empuje los ocho LED en los orificios de la plantilla. Doble todos los ánodos para que se conecten juntos según la shematic y suelde en su lugar. Posteriormente, se conecta un cable a los ocho ánodos conectados desde el módulo de matriz de LED. Coloque un poco de manguito aislante sobre los cátodos y luego doble estas patas alrededor de 15 mm desde el LED. Corte alrededor de 5 mm desde la curva y suelde un trozo corto de cable lo suficientemente largo como para llegar al siguiente lote de ocho LED. Ver imagen 2.

Imagen 1 Esto muestra una sección completa de 8 LED conectados en la plantilla con cables que conducen a la siguiente sección de 8 LED.

Imagen 2 Repita el proceso anterior en lotes de ocho LED.

Cada lote de ocho LED tendrá su propia conexión de ánodo separada al módulo de matriz de puntos. Ocho en total.

Imagen 3 LED de anillo exterior completados junto con los 16 cables conectados a la pantalla de matriz de puntos.

Luego, los LED se introducen en los orificios del dial y el módulo de matriz se vuelve a fijar en el dial. Una vez en su lugar, los 16 cables del módulo de matriz de puntos se conectan a los LED del anillo exterior. Este proceso se repite para el anillo LED interno.

Los 16 cables del módulo de matriz de puntos están listos para conectarse en los 8 conjuntos de 8 secciones de LED. Tenga en cuenta que el octavo conjunto tiene solo 4 LED. El esquema de tamaño completo 4000x4000 se puede ver aquí.

Los LED

He utilizado LED de alta eficiencia Vishay serie TLH44 en un paquete difuso tintado de Ø 3 mm

DESCRIPCIÓN La serie TLH.44 .. fue desarrollada para aplicaciones estándar como indicadores generales y propósitos de iluminación. Está alojado en un paquete de plástico difuso teñido de 3 mm. El amplio ángulo de visión de estos dispositivos proporciona un alto contraste de encendido y apagado.

Se ofrecen varios tipos de selección con diferentes intensidades luminosas. Todos los LED se clasifican en grupos de intensidad luminosa. Eso permite a los usuarios ensamblar LED con apariencia uniforme.

CARACTERÍSTICAS

• Paquete estándar de Ø 3 mm (T-1)

• Pequeñas tolerancias mecánicas

• Adecuado para corriente continua y pico alto

• Amplio ángulo de visión

La imagen 1-4 de arriba muestra los colores del LED y la imagen de abajo muestra la tabla con los números de pieza reales.

12:Cableado del tercer módulo de matriz de puntos

Cableado del tercer módulo de matriz de puntos

Este módulo tiene solo 24 LED conectados de 64.

Los LED del día de la semana en la primera sección de 8 LED (solo 7 conectados)

El segundo de los 8 LED son CEST, CET Leap Yr, RTC Error, Synced, Error Period y Error Pulse Width (solo 7 conectados)

El tercero de los 8 LED es Buffer Full, Paridad 3 a 1 pasa y falla y Buffer Oveflow (los 8 LED conectados)

El cuarto de los 8 LED solo contiene 2 LED de marcador de minutos y estado DCF77

Podría haber usado solo 3 juegos de 8 LED, pero usar 4 juegos hizo que el cableado fuera más simple.

Estos LED se conectan en la plantilla de cableado y luego se conectan a una pequeña placa Vero donde se conectan a los cables Matrix. Tenga en cuenta que esta placa también actúa como soporte para el RTC.

Paso 13:Panel de interruptores de cableado

El panel de interruptores gira hacia abajo debajo del reloj fijado a la parte posterior de la puerta de acceso. El cableado está soldado directamente a la placa principal e incluye el cableado para el LDR.

Panel de interruptores

Cableado del panel de interruptores en curso

Se muestra el panel de interruptores con el mazo de cableado completo montado en la puerta en la base del reloj

Cableado completo con el mazo de cables para los interruptores que descienden de la placa principal. El panel de interruptores se muestra doblado en la caja del reloj.

Paso 14:Sonidos de timbre y tic-tac en el JQ6500

Este reloj utiliza 2 módulos JQ6500, uno para el sonido de tic tac y otro para las campanillas de cuarto y hora. El sonido del tic-tac está controlado por hardware y las campanillas por software.

Circuito de campanillas

El interruptor SW7 es un interruptor de bloqueo de 3 posiciones. El módulo se controla a través de los pines 13 y 14 de hardware en serie en el Arduino. Tenga en cuenta la resistencia de 1K en el circuito de recepción. Ver esquema principal. Apagado:se quita la energía del JQ9500 y el pin del temporizador 24/7 se mantiene alto para evitar que el pin Arduino quede flotando las 24 horas del día, los 7 días de la semana - El timbre sonará los cuatro cuartos y las horas 24/7 Programado - Los cuatro cuartos y las campanillas de las horas solo sonarán desde las 05:15 hasta las 23:00 hrs. (configurado en el código) El volumen se configura en el software a través de Arduino y el interruptor de volumen hacia arriba o hacia abajo del timbre.

Circuito tic tac

Esto es controlado por hardware directamente al JQ6500 Switch SW6 Tick On / Off simplemente quita la energía del JQ6500. Tick ​​volume SW8 es un interruptor de bloqueo central de 3 vías. Operar el interruptor hacia arriba o hacia abajo establece el volumen a través del pin ADKey en el JQ6500. El comando para reproducir el sonido tick tock llega cada 2 segundos desde el Arduino. El archivo de sonido debe durar menos de 2 segundos. El diodo D15 aísla ADKey de la salida de Arduino.

Paso 15:Altavoces

Cada uno de los módulos de sonido está conectado a un altavoz de 3 W 8 Ω conectado al costado de la caja del reloj. Estos están disponibles como un par en Amazon.

Esta imagen muestra las ubicaciones de los altavoces en la caja del reloj. Observe el panel de control del interruptor doblado en la parte inferior del reloj.

2 rejillas de altavoz cubren los altavoces y también eran de Amazon

Lado izquierdo del reloj que muestra la ubicación del altavoz. Esto se repite en el otro lado.

Reloj estilo marco de imagen que muestra el altavoz derecho.

Paso 16:JQ6500 cargando archivos de sonido

Sus sonidos deberán cargarse en el módulo JQ6500.

Consulte estos sitios para obtener información y bibliotecas de Arduino para estos módulos.

Biblioteca Arduino JQ6500_SerialInformación generalJQ6500 herramientas

Normalmente, el JQ6500 viene precargado con un programa de carga de música que se carga al conectarse a su PC (¡no funcionará en MAC!). This is in Chinese there are instructions on my site here showing how to use the Chinese version.

My JQ6500s came without a loader program so I downloaded an English version from Nikolai Radke

You can get the zip file from here English Language MusicDownload.exe v1.2a

I just run this file from windows (no need to install it) and it runs in English see details below.

Insert your JQ6500 into PC via USB.

When the file is run this window will open. Click FILES

Click CHOSE FILES and shift select all the files you want to be copied to the module. Note make sure your files are named as below.

1 to 12 are the hour chimes. 13 to 16 are the quater chimes and 17 is the test chime used when setting the chime volume using the Chime Volume Switch.

Click OPEN above then click on the FLASH tab.

Click on FLASH and you should get a message saying FILE PROCESSING It the files will fit on the module the message will change to FLASHING RUN and a green bar will show progress.

When flashing is completed the message will change to READY......You can remove your module and plug it into sound board on the clock.

Repeat this for the Tick Tock sound (1 file this time) on the 2nd module.

Sound files are enclosed. I mixed these sound files up on Audacity pic 4 at 48KHz sample rate the max quality the JG6500 board can handle. The chimes were mixed on multiple channels to get the real harmonics then mixed back down to a single channel for the JQ6500.

Step 17:JQ6500 Library Modification

Modify the JQ6500_Serial.cpp file in your Arduino libray folder

Using the standard library every time a chime is played the library waits in case there is a reponse. This wait causes the clock run out of sync and any received data errors until the next minute.

I found this on google and is a reply from the author of the library. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Before sending a command, the library waits for up to 10ms to see if there is any left over data from the device... https://github.com/sleemanj/JQ6500_Serial/blob/ma... after sending the command the library waits for a response for up to 1000ms

https://github.com/sleemanj/JQ6500_Serial/blob/ma... and after that it will wait at least 150ms while reading the response

https://github.com/sleemanj/JQ6500_Serial/blob/ma... since in the case of playFileByIndexNumber you don't need a response at all

https://github.com/sleemanj/JQ6500_Serial/blob/ma... you could perhaps get away with adding if(!responseBuffer &&!bufferLength) return;immediately after the last command byte is written (currently line 263 of JQ6500_Serial.cpp)

https://github.com/sleemanj/JQ6500_Serial/blob/ma... that should reduce the time required to about 10-20ms probably.

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

After adding the line after line 263 if(!responseBuffer &&!bufferLength) return; the clock worked fine.

Step 18:Modify the Real Time Clock RTC

Modification of DS3231 AT24C32 I2C Precision Real Time Clock Module

My clock uses a DS3231 AT24C32 I2C Precision Real Time Clock Module.The module comes supplied with a Lithium-Ion rechargeable battery see pic 1. I use a non rechargeable battery so have removed resistor R5 from the module as pic 2.

Step 19:Dial Construction Drawing

The dial requires oround 700 seperate drilling operations and numerous aounts of cutting and filling to complete.

I don't have a CNC machine so it was all done by hand.

The dial was drawn up on a Cad program (TurboCab) pic 4 and printed out onto injet water slide decal paper.

This shows a close up of dial printing with 3mm LEDs to give an idea of scale. The quality from the water slide decal paper is very good far better than my old ink jet can print.

The enclosed zip file contains the dial picture in various file formats including a 4000x4000 png file.

Contact me for other file types!

Step 20:Dial Construction Cutting Out &Drilling

The dial is cut from 1.5mm thick alluminium sheet as it has to carry the weight of all the electronics and wiring.

Make a template by printing out the dial from your CAD program onto A3 paper.Make sure it has center marks for the LED holes and also the cutouts for the 7 segment LED displays.

Carefully cutout the 7 segment display openings on the template with a craft knife.Place the template on the alluminium sheet and tape it down to stop it moving. Center punch all the center marks for the LEDs and draw around the openings for the 7 segment displays with a marker pen.

Remove the template to reveal the cutting/drilling marks on the alluminium sheets protective film.

Draw a circle the size of your dial with a compass using the center punch mark from the DCF77 symbel LED as a center point.

Cut out the circle with a hacksaw/jigsaw or bandsaw fitted with a metal cutting blade.

Cut out the 7 segment display openings with a coping/jig or fret saw. Take your time with this as it will save a lot of filing later.

Drill out all the holes for the LEDs. I start with a 1mm bit then a 2mm and then finally a 3mm bit.

This leaves the LEDs a friction fit once the paint and varnish is applied to the dial.

Mark center punch and drill 3 or 4 dial mounting holes.

With the holes drilled the protective film can be removed from the alluminium sheet and the dial rubbed down to remove all rough edges.

This will also give a good key for the paint.

Prime and paint with acrylic paint then a coat of matt varnish. Antique White looks better on old dials or use pure white on modern dials.

Step 21:Dial Construction Applying the Dial Transfer Decal

Water slide decals are printed out on special paper on an inkjet printer. Once dry they are soaked in water then slid into place.

They give a very detailed print and once given a coat of varnish are tough. Don't forget to order transparent tranfers so the dial colour can be seen through the transfer. Follow the instructions with the pack as they do vary.

On my transfers I print out the dial on transfer paper let it dry and then cut it out to just under the size of the dial. I then give it a coat of acrylic varnish. When the varnish is dry the transfer is soaked in water until the transparent transfer comes away from the white backing sheet.

Line up the transfer with the dial and slide it over the dial.

Make sure the center dots line up with the center of the holes in the dial then slide the backing sheet back off the transfer.

Carry out any final adjustments then remove any airbubbles.

Allow to dry then apply some clear acrylic varnish to protect the transfer. Once this dries carfully cut away the transfer around the 7 segment display cutouts with a craft knife. Then cut the transfer off all the LEDs hole. I used a leather punch just smaller than the hole. Give it another coat of varnish to seal all the cut edges Leave it overnight to dry.

Search for "Transparent Water Slide Decal Paper A3"

Step 22:Dial Construction PCB/Vero Board Mounts

The PCBs and Vero Boards are fixed to wooden mounting blocks cut from off cuts of timber.These block are glued to the dial with impact adhesive. Follow the instructions on the impact adhesive but normaly you apply to both surfaces leave until tacky then press together for an instant bond that hardens fully over night.

Lower modules in position on the wooden blocks ready to be secured by M2 screws.The main PCB fits on top of the lower 7 segment modules and is raised up on brackets.

JQ6500 sound module board and LED wiring board in place. RTC is mounted on the LED wiring board but connected on the main board.

Main board mounted on custom made standoff brackets.

Step 23:Dial Surround &Back Box Restoration

Dial Surround Restoration

I sourced my clock case from eBay. It had no dial or brass bezal and the rear box was broken.

The original Oak dial surround was covered in a thick coat of varnish and years of dirt.

I used paint stripper to remove the varnish and then wood bleach to get rid of the very dark areas of wood.

The surround was then varnished with matt acrylic to enhance the grain of the wood.

The back box was very badly damaged and had to be screwed and glued back together. I has to fill many hole and cracks in the wood work and decided to paint it matt black.

Step 24:Correcting MAX7219 7 Segment Module Display Errors

The 7 segment modules seem to work fine work fine on their own. However, once you start daisy chaining them together the displays tend to error.

0.39" Display

The datasheet calls for a 10μF and 0.1μ capacitor across the supply rails as close to the MAX7219 as possible.I notice the 0.1μF capacitor is in place but the 10μF capacitor is missing.

Add this capacitor in the 2 holes above the diode D1 on the rear of the display.

There is also a diode in series with the supply rail. When daisy chaining modules all these diodes are in series so the further down the line of modules the more volts are dropped causing display errors.

Remove this diode on each display and replace it with a wire strap.

0.56" Display

Note the black tape over the 3rd and 6th digit tp make colons.

10μF capacitor added to the rear of the PCB on the +&- pins of the MAX7219 IC

The 1N4148 diode is replaced by a wire link.

Step 25:Increasing the Constrast on the 7 Segment Modules

The 7 segment displays traditionally would have a sheet of red perspex to match the LED colour placed over the top of the display. This was designed to hide the not lit segments and provide contrast to the LED segments that are on.

In my clock I have used Neutral Density Heat Proof Dimming Transparent Acetate Sheet ND 0.9.

This hide the not lit LED segments and provides the contrast needed in bright conditions. It has the advantage that it work on all colour LEDs.

My 0.56" modules are a deeper red than the 0.39" modules so I would need 2 different matching red perspex to sheets to work well on both modules.

The acetae shhet is also very cheap the only disadvantage is that it is too flimsy to cover large areas without support.

The picture above shows the effect of the ND sheet. The lit LED segements have more contrast and the unlit LED segments are hidden. It also hides the black tape masking for the colon display.

Step 26:Modification of the RTC Time 7 Segment Display Module to Show Colon Digit Seperators

The standard display only has decimal points to separate the digits and has no colon that would normally be used in a clock display.

In code I have set digits 3 and 6 to always display a "o" lower case o

Black plastic tape is then cut with a craft knife and placed over the 2 digits leaving a small section showing

When the display is on these visible sections now display colons

Step 27:Dial &Case Fitting

The dial is hidden behind a brass bezal. The brass bezal was missing from my clock but I was able to get one from a horological supplier.

The brass bezal is held down by a brass catch set into the dial surround.

With the brass bezal removed you can see the recess cut in the surround for the brass bezal hidge. My new bezal hinge was a differnet shape to the original hinge so I had to cut it in with a chisle at the front and fill the rear in with a piece of wood stained to match the surround.

The dial has been removed showing the dial mounting holes on the wood surround and the wooden back box behind it.

Shows the surround removed revealing the back box construction. The switch panel can be seen folded up above the trap door in the base of the back box.

Shows the side view of the case with dial and wood dial surround locked in place. The dial surround is locked by the same type of catch used to lock the brass bezal in place. Note the small brass screw below the brass tag on the dial bezal. this ensurse the brass bezal lines up correctly with the dial when the brass bezal is closed.

Step 28:Dial &Case Fitting Modern Style Case and Surround

This case uses a large picture frame with a basic square back box to hold the electronics and to hold the dial away from the wall to give it some depth.

Outer frame and glass removed to reveal the thick photomount card over the dial (a thin ply or wood sheet can also be used with a routed edge)

Photo mount removed to show how the dial is fixed to the back plate with 4 small screws.

The backplate holds the dial and has a large circular cutout for the electronics.

It is hinged at one edge to the dial can swing out.

The speakers are mounted on both sides with holes and grills as per the other case.

The switches are mounted on the side in a cutout with the speaker grill above.

Step 29:DCF77 Filter

DCF77 Filter

When switched on the Udo Klein's Super Filter actively processes the incoming DCF77 signal from the antenna/receiver. After a few minutes of sampling the DCF77 signal the Super Filter will predict the DCF77 signal and use this to determine if the incoming signal contains any errors. The Super Filter will then synthesize a corrected DCF77 signal even if the signal is absent.

Super Filter Mod See the schematic. I have modified the Super Filter Code to add extra monitor LEDs. In order to do this I have removed 4 modes from the filter just leaving sythesized and inverted sythesized.

Note the PWM LED brightness control is via the Arduino controlling the DCF77 decoding not the Super Filter Arduino. I have also added an LED test to the Super Filter to Match the LED Test on the main clock. This activates on reset or power up. On power up the Supe Filter LED test starts and finishes then the main clock LED terst starts.

The filter will lock onto the DCF77 signal even if the signal is really noisy. As days progress the filter uses the incomming DCF77 signal to adjust the Arduino crystal frequncy.

This means the filter will stay in time even if the DCF77 signal is lost for many days. In my clock the DCF77 signal is alway fed to the Super Filter Arduino even if the DCF77 Source switch is set to off. This allows the Super Filter to stay in sync and keep adjusting the quartz crystal from the Arduino.

Filter On lights when the DCF77 Source switch is set to FILTER and means the Super Filter is decoding and synthesizing the DCF77 signal

DCF77 Filtered the DCF77 Synthesized signal comming out from the Super Filter

DCF77 Signal the DCF77 signal comming direct from the DCF77 receiver with no filter applied

Signal Difference the differnece between the incomming DCF77 signal and the Synthesized signal. In normal operation this will flash as the received signal shape is often slightly “wider” than the synthesized signal.

Filter Syncronized best possible quality, clock is 100% synced

Filter Locked clock driven by accurate phase, time is accurate but not all decoder stages have sufficient quality for sync

Sync Lost <200mS clock was once synced, inaccuracy below 200 ms, may re-lock if a valid phase is detected

Sync Lost>200mS clock was once synced but now may deviate more than 200 ms, must not re-lock if valid phase is detected Signal Dirtytime data available but unreliable Signal Bad waiting for good enough signal

More details on some of the above

Filter Syncronized - Timing is completely locked to DCF77 and the data is most up to date.

Filter Locked - If the quality factor of the decoder stages drops but the quality factor of the phase decoder stays high enough the clock will transition into the state locked. In this state it is still phase locked to DCF77 but it may become out of sync by a second but only if a leap second is transmitted.

Sync Lost <200mS - This indicates that the quality factor of the decoder stage and the quality factor of the phase decoder have dropped. In this state the timer relies on the quartz crystal timimgs and the clock will slowly drift out of phase with the DCF77 signal. This is a warning that the clock may be running slightly out of sync.

Sync Lost>200mS - Once the clock has started to drift out of phase for more than a set period of time (depending on the tuned accuracy of the quartz crystal) then this LED will light

Animation showing filter synchronized

Super Filter example

The top row shows the Super Filter turned on. Once synchronized and tuned into the signal the Super Filter will synthesize a good signal even when the signal is completely lost. On a noisy signal the Super Filter will search for known signal bits and keep itself synchronized to the transmitter. The bottom row shows the Super Filter turned off. Whatever signal is received (good or bad) is sent to the decoder.

Super Filter correcting a noisy signal as displayed on the DCF77 Scope included with the DCF77 library.

Normal Signal No super filter - Normal signal from the DCF77 reciever Noisy

Signal No Super Filter - The aerial is moved near a LCD screen to generate noiseover the signal

No Signal- The aerial is disconnected and moved connected via the super filter

Noise On Superfilter On- The noise is filtered out leaving a perfect signal.

Super Filter turned Off and a bad signal the clock errors and will reject this minutes data.Note the DCF77 Filtered LED pulses as normal but as the Filter is turned off the filtered signal is not fed to the clock's decoder.

Super Filter turned On and a bad signal the clock has no errors and the clock is able to decode the data as normal.Note the DCF77 Filtered LED pulses as normal and is fed to the clock's decoder

Step 30:DCF77 Time Code

This picture shows the dial code as it is displayed on my dial and allows you to read the incomming DCF77 signal.

Step 31:Code

There are 2 seperates codes to download one for the Superfilter and one for the Analyzer part of the clock.

No preview (download only).

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Esquemas

This is the main board schematic This is the schematic to show the MAX7219 dot matrix module wirng to the LEDs This shows the wiring for the MAX7219 7 segment display modules