Entwurf eines Netzteils für die Riefler Uhr Nr. 711
Da die Riefler-Uhr nicht wie früher über eine Batterie, sondern besser von einer konstanten Stromquelle (Funktionsweise der Elektrik) gespeist werden sollte, mußte also ein Netzteil entworfen werden. Dabei waren einige wichtige Entwurfskriterien zu beachten, die den Fehlerfall, insbesondere durch Falschbedienung, berücksichtigen und auffangen sollen.
Folgende Kriterien mußten dafür unbedingt eingehalten werden:
1. Ausfallsichere Spannungsversorgung. Die Pendeluhr muß also trotz eines Fehlers wie z.B. Stromausfall, Kurzschluß und/oder fehlbedientem Netzteil weiterlaufen. Dies macht eine zusätzliche Pufferbatterie nötig.
2. Optische Anzeige des Normal- sowie des Fehlerfalls über Leuchtdioden. Anzuzeigende Zustände grün="OK" und rot="Fehler".
3. Einstellbare, galvanisch getrennte Spannungen für Haupt- und Nebenuhr. Für Nebenuhr 1,5-28Volt, 400mA, 1,5-8Volt, 400mA für Hauptuhr.
4. Reine Gleichspannung mit geringem Restbrumm (<10mV)
5. Jeweils Sicherungen für jeden Kreis: Netz (träges Auslöseverhalten), Hauptuhr, Nebenuhr und Ausfallpuffer (flinkes Auslöseverhalten).
6. Aufgrund der stark unterschiedlichen Spannungen von Neben- und Hauptuhr muß ein versehentliches Vertauschen der Anschlüsse durch entsprechende verpolungssichere Stecker unterbunden sein.
Mit diesem kleinen Pflichtenheft mußte nun eine sichere
und einfache Lösung gefunden werden.
Mit Hilfe des einstellbaren Spannungsreglers LM317, der ein ausreichendes
Sprungverhalten bei Belastungssprüngen und eine hinreichende Regelgenauigkeit
aufweist, konnte nun ein Doppelnetzteil entworfen werden. Auf eine weitere
Brumm- und Rippleunterdrückung wurde dabei bewußt verzichtet.
Der Ausfallpuffer wurde mit einem 9-Volt-Block und einer Relaisschaltung,
die das Netzteil trennt und den 9-Volt-Block aufschaltet, sobald der Ladekondensator
einen großen Spannungsabfall aufweist, entworfen. Auf eine trickreichere
Schaltung mit schnellen Netzausfall-Detektoren bzw. Spannungs-Supervising-IC's
aus der Prozessortechnik konnte aufgrund der Laufreserven des Pendelaufzugs
verzichtet werden.
Durch den autonomen Aufbau des Ausfallpuffers besteht während des Betriebs
keine Verbindung zum Netzteil bzw. der Uhr. Ferner unterliegt die Pufferbatterie
keiner Entladung und muß nicht extra überwacht werden. Spannungsschwankungen
der Batterie durch die Entladung werden durch einen weiteren Regler ausgeregelt,
so daß an der Pendeluhr immer die eingestellte Spannung anliegt.
Die Nebenuhr erhielt keinen Puffer, da diese sehr leicht nachgestellt werden
kann.
Ein Netzausfall, durch Kurzschluß, Fehlbedienung etc. wird durch eine
rote LED angezeigt, die nach Wiederherstellung des Normalbetriebs mit einem
Resettaster zurückgesetzt werden kann. Damit fallen alle Manipulationen
sofort auf.
Damit während des Betriebs die Stecker nicht aus dem Netzteil gezogen
werden können, wurden dafür über ein Gewinde verriegelbare
Stecker und Buchsen der Firma Hirschmann mit 3 Polen für die Hauptuhr
und mit 5 Polen für die Nebenuhr verwendet. Dadurch ist es unmöglich
die Anschlüsse zu vertauschen. Dies würde nämlich der Hauptuhr,
infolge der wesentlichen höheren Spannung, nachhaltigen Schaden zufügen.
Jeder Kreis wurde mit einer eigenen Sicherung abgesichert.
Der mechanische Aufbau wurde gemäß der Devise "stabil und
nochmals stabil !" aufgebaut. Als Gehäuse dient dazu ein geripptes
Eurogehäuse aus Aluminium. Die Einstellknöpfe und die Potentiometer
sind als arretierbare 10-Gang-Regler ausgeführt. Die Pufferbatterie ist
an der Gehäuserückseite zugänglich und kann ohne Demontage
gewechselt werden.
Um ein besseres Bild von der Elektronik zu bekommen bzw den Nachbau zu ermöglichen sind hier die Schaltpläne sowie die Platinenlayouts.
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Die Betriebsanleitung erläutert den Anschluß sowie die Bedienung
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Leider wurde ein solcher Konstruktions-Aufwand nötig, da
wir grobe Fehlbedienungen an der Riefler-Uhr ausschließen wollten.
Durch etliches Leuchten der roten LED, die jedesmal einen "Sabotageversuch"
anzeigte, wurden unsere Vorahnungen bestätigt und damit auch der Ausfallpuffer
und die anderen Sicherheitseinrichtungen gerechtfertigt.
In Anbetracht einer Einschwingdauer von etwa 14 Tagen, die das Pendel benötigt,
um isochron und harmonisch zu schwingen, ist jeder Spannungsausfall an dieser
Uhr fatal.
Leider kann so ein "sicheres" Netzteil nicht unbedingt die mechanischen
Störungen von "ungeschickten" Menschen auffangen, so daß
die Uhr hier leider Remplern etc schutzlos ausgeliefert ist. Das dieser Fall
immer wieder durch verständnislose und ignorante Menschen provoziert
wurde und wird, ist eigentlich fast klar...
Bei Fragen zu diesem Netzteil stehe ich
natürlich gerne zur Verfügung.
Netzteil bei der Inbetriebnahme und dem Einmessen
