DCF77-Frequenznormal – 090529 Baumappe zum DCF77 ... · Elektronik-Seitenschneider ohne Wate (das...

DCF77-Frequenznormal – 090529

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Konzept und Schaltung des Frequenznor-mals haben Norbert Graubner, DL1SNG,und Wulf-Gerd Traving, DL1FAC, in ei-ner FA-Beitragsfolge ausführlich be-schrieben [1]. Einzelheiten können dortnachgelesen werden. Blockschaltbild und

Detailschaltung sind in den Bildern 2 bis 6zu sehen. Die nachstehenden Erläuterun-gen geben Hinweise zu Platinenbestü-ckung, Abgleich und Einbau in das mitge-lieferte Gehäuse.

1. Bestückung der bedrahteten Bauteile

Da es sich bei den meisten Bauelementenum solche in SMD-Ausführung handeltund diese bereits komplett vorbestücktsind, bleiben hier nur noch wenige Hand-

griffe zu tun. Wir überzeugen uns zunächstdavon, dass alle in der Stückliste (Tabelle1 auf Seite 3) aufgeführten Bauelementevorhanden sind. Für die Lötarbeiten benö-tigen wir eine temperaturgeregelte Lötsta-

tion, blei- und flussmittelhaltiges Lötzinnin 0,8 mm bis 1 mm Stärke, einen scharfenElektronik-Seitenschneider ohne Wate(das ist eine feine Abschrägung parallelzur Schneide, die zwar die Schneide ro-bust macht, z. B. um unbeschadet einenEisennagel abzwicken zu können, aber dieSchnittqualität verschlechtert), eine Flach-zange mit schlanken, glatten Backen undeine präzise, aber kräftige, spitze Pinzette.Wer den Widerstandsfarbcode noch nichtim Kopf hat, sollte sich eine entsprechen-de Tabelle in Reichweite legen. Die bedrahteten Bauteile befinden sich aufder gleichen Platinenseite wie die SMD-Bauelemente. Bei der Bestückung ist essinnvoll, zuerst die flachen Bauelementeund erst zum Schluss Buchsen und Steckeraufzulöten. Es ist eine weit verbreitete Unsitte, dieDrähte nach dem Bestücken eines Bauteilsauf der anderen Seite umzuknicken. Daskann zu Kurzschlüssen führen und er-schwert spätere Reparaturen oder Ände-rungen. Stattdessen stecken wir die Bau-teile einzeln dorthin, wo sie hingehören,drehen die Platine unter Festhalten desnoch losen Bauteils um und legen sie flachhin. Dann löten wir nur das erste der Beinchenprovisorisch mit ganz wenig Zinn an undfixieren so das betreffende Bauteil. Nunprüfen wir nochmals dessen korrektenSitz, korrigieren gegebenenfalls undschneiden anschließend beide (bzw. alle)Drähte des Bauteils mit einem Elektronik-seitenschneider etwa 1,5 mm bis 2 mmüber der Platinenoberfläche ab. Alle bishernicht gelöteten Drähte werden nun sauberfestgelötet. Zuletzt löten wir noch das anfangs fixier-te Beinchen sauber nach. Wer unbedingterst löten und dann abzwacken will, mussanschließend nachlöten, denn beim Ab-zwacken können feine Haarrisse in der

Baumappe zum DCF77-gesteuerten10-MHz-FrequenznormalFA-LESERSERVICE

Das mit dem vorliegenden Bausatz gelieferte DCF77-Frequenznormalarbeitet nach dem Superhet-Prinzip und liefert 10,0 MHz mit einer Genauigkeit von 10 –9. Datum und genaue Uhrzeit werden zusätzlich angezeigt (technische Daten siehe Kasten). Es ist als Referenz sowohl fürpräzise Zeit- und Frequenzmessungen als auch für die Synthese stabilerund hochgenauer Signale (DDS) geeignet. Für die Stromversorgung wer-den 12 V Gleichspannung benötigt. Die Antenne kann räumlich abgesetztbetrieben werden. Zum Lieferumfang gehört ein modernes Design -gehäuse.

Bild 1: DCF-Frequenznormal im Gehäuse

Bild 2: Blockschaltbild



Lötung entstehen, die zu sehr unangeneh-men und schwer zu lokalisierenden Spät-ausfällen führen.Gute Lötstellen haben übrigens Hohlkeh-len zwischen den zu lötenden Flächen(siehe Beispiel in Bild 11). Dazu brauchtman nur wenig Lot. Wer mehr aufträgt,unternimmt den zwecklosen Versuch, kal-

te Lötstellen zu kaschieren. Kugelige Löt-stellen sind fast immer ein Hinweis auf un-genügende Oberflächenhaftung, derenGrund beseitigt werden muss.Wir beginnen mit der Empfängerplatine(Bild 8). Bitte beachten Sie beim Einbaudie Polung der Elektrolytkondensatorenund der Dioden (Die Anode, also der lange

Anschluss, zeigt zum Platinenrand). X2 istder weibliche Teil des Steckverbinders fürdie spätere Verbindung mit der Rechner -platine. Zum Löten der Metallkörper derbeiden BNC-Buchsen benötigt man eineheiße, relativ breite Lötspitze. In Bild 10sehen wir die fertig aufgebaute Empfän-gerplatine.

Bild 3 (Teil 1):Analogteilmit Filter -kette

Bild 4: Analogteil mit der Takt- und Stromversorgung

Als Nächstes bestücken wir die wenigennoch fehlenden Bauelemente der Rechner-platine (Bild 9). X102 ist das Gegenstückzu X2, also der männliche Teil des Steck-verbinders. Die gewinkelte SteckerleisteX101 löten wir zunächst noch nicht ein.Die Befestigung des 5-V-Spannungsre-glers N102 geschieht mit einer Zylinder-schraube M3 ¥ 6 mm und der passendenZahnscheibe auf der Bestückungsseite so-wie der mitgelieferten Aluminiumscheibeauf der Leiterseite. Letztere besitzt dazu inder Mitte ein Loch mit Innengewinde M3und hat die Aufgabe, die Verlustwärme desReglers nach dem Einbau der Platine aufdas Gehäuse zu übertragen. Im Interesse eines guten Wärmeübergangsziehen Sie die Befestigungsschraube bitteausreichend fest an, allerdings ohne dabeidas Gewinde der Aluminiumscheibe zuzerstören. Um die Lötstelle keinen mechanischenSpannungen auszusetzen, verlöten wir dieAnschlüsse des Reglers N102 erst, nach-dem er befestigt wurde. Bild 11 zeigt dieLage der Aluminiumscheibe im eingebau-ten Zustand, Bild 12 bestückte Rechner-

platine. Beim Einlöten der 40poligen Fas-sung ist unbedingt auf die korrekte Ein-baulage zu achten (Pin 1 bzw. Kerbe zeigtin Richtung Anzeigeplatine). Abschlie-ßend setzen wir den Mikrocontroller vor-sichtig und ohne die Anschlüsse abzukni-cken in die Fassung. Mit gleichmäßigemDruck sorgen wir für festen Sitz und guteKontaktgabe.Es folgt die Bestückung der Anzeigepla -tine (Bild 13). Diese trägt keinen Bestü-ckungsaufdruck, bitte achten Sie deshalbdarauf, dass Sie die Bauelemente nichtversehentlich auf die falsche Seite löten.Die Siebensegment-Anzeigebausteine sindzunächst mit Ihren Anschlüssen durch dieentsprechenden Bohrungen in der Platinezu stecken und mit je einem Anschlussprovisorisch anzulöten. Die mitgelieferte

Frontplatte benutzen wir als Lehre undrichten die Anzeigebausteine damit so aus,dass sie später problemlos durch die Aus-sparungen passen. Erst dann werden siefest eingelötet.Der Einbau der sechs roten Leuchtdiodenerfolgt danach unter Beachtung ihrer Po-lung (Anode, also langer Anschlussdraht,von vorn gesehen links) mit einem gleich-mäßigen Abstand von ungefähr 3,5 mmzwischen Platine und Unterkante desLED-Körpers. Die LEDs müssen dabeisenkrecht stehen und ebenso wie die Sie-bensegment-Anzeigebausteine durch dievorgesehenen Löcher in der Frontplattepassen. Auch hier ist die Frontplatte als Lehre gutgeeignet. Ebenso verfahren wir beim Ein-löten des Tasters S1.



Tabelle 1: Stückliste der im Bausatz enthaltenen Teile

Bezeichnung Typ / Wert Anzahl BemerkungC46 470 µ/25 V 1 EmpfängerplatineC47, C54, C57 1000 µ/10 V 3 EmpfängerplatineL1, L2 Fi23 2 EmpfängerplatineQ1 Quarz 10 MHz, HC-49/US 1 EmpfängerplatineV22 1N4007 1 EmpfängerplatineD104 ATmega16-16PU

programmiert 1 RechnerplatineN102 LM 7805 1 RechnerplatineN8 LM 78L05 1 EmpfängerplatineV1-V6, V19-V21 LED, 3 mm, klar (rot) 9 Anzeige-/Empfängerplatine H1-H6 Siebensegmentanzeige SA39-11, rot 6 AnzeigeplatineX4 Buchse für Hohlstecker 2,1 mm 1 Empfängerplatine

IC-Fassung, 40-polig 1 RechnerplatineX1, X3 BNC-Buchse, Printausführung

mit Mutter und Zahnscheibe 2 Empfängerplatine S1 Taster 1 AnzeigeplatineAlu-Scheibe mit M3-Loch 1 RechnerplatineSicherungshalter für Kabel 1Hohlstecker 2,1 mm 1X101 2 ¥ 25-polige Stiftleiste, gewinkelt 1 Rechner-/Anzeigeplatine X2 2 ¥ 6-polige Buchsenleiste 1 Empfängerplatine X102 2 ¥ 6-polige Stiftleiste 1 RechnerplatineLinsensenkkopf- M2,5 ¥ 10 2 Verbindung Anzeigeplatine - schraube FrontplatteNylon-Unterlegscheibe 2 Verbindung Anzeigeplatine -

FrontplatteDistanzhülse 5 mm 2 Verbindung Anzeigeplatine -

FrontplatteMutter M2,5 2 Verbindung Anzeigeplatine -

FrontplatteSchraube M3 ¥ 6 1 RechnerplatineZahnscheibe M3 1 RechnerplatineW1 DCF-Antenne (Ferritstab mit

Kondensator) 1 AktivantenneR123 15 kΩ 1 AktivantenneR125 33 Ω 1 AktivantenneV25, V26 BF450 2 AktivantenneInstallationsrohr ≈ 160 mm lang,

Durchmesser 25 mm 1 AktivantenneAbschlusskappe 25 mm ¥ 24 mm 2 AktivantenneKabelbinder 075-2,5 1 AktivantenneKlebesockel 19 mm ¥ 9 mm 1 AktivantenneX9 BNC-Buchse (weiß),

Printausführung mit Mutter und Zahnscheibe 1 Aktivantenne

Empfängerplatine 1 SMD-bestücktRechnerplatine 1 SMD-bestücktAnzeigeplatine 1 unbestücktAntennenplatine 1 unbestücktearbeitetes Gehäuse 1 Korpus, Front- u. Rückplatte,

Montageset

Bild 3 (Teil 2):Analogteil mit Filterkette

2. Zusammenbau von Anzeige-und Rechnerplatine

Die zweireihige gewinkelte Stiftleistedient zur Verbindung von Anzeige- undRechnerplatine. Zunächst fädeln wir die

Stifte des abgewinkelten Teils des Ste-ckers in die entsprechenden Bohrungender Rechnerplatine. Die nun waagerechtnach vorn stehenden Stifte stecken wirvon der Lötseite aus durch die passendenBohrungen der Anzeigeplatine. Jetzt rich-ten wir beide Platinen so aus, dass dieVorderkante der Rechnerplatine an dieRückseite der Anzeigeplatine stößt undbeide Platinen im Winkel von 90° zuein-ander stehen. Durch provisorisches Anlö-ten von je einem oder zwei der außenlie-genden Stifte auf beiden Platinen fixierenwir diese Anordnung und korrigieren beiBedarf noch einmal. Die nach vorn aus derAnzeigeplatine herausragenden Stifte kür-zen wir so, dass sie noch etwa 0,5 mm bis1 mm herausschauen und sich auf jedenFall von vorn noch gut verlöten lassen.Nun testen wir, ob der Aufbau wirklichexakt in das Gehäuse passt. Dazu schie-ben wir die Rechnerplatine auf der unter-sten Führungsnut so weit in den Gehäuse-körper, bis sie am anderen Ende wieder et-wa 2 mm herausragt.Die Aluminiumkühlscheibe des Span-

nungsreglers sollte sich dabei passgenauzwischen Platine und Gehäuseboden be-wegen. Die Lage der Siebensegment-An-zeigebausteine, der Leuchtdioden und derTaster müsste exakt zu den Durchbrüchenin der jetzt noch vorübergehend aufgesetz-ten Frontplatte passen. Wenn das nichtganz der Fall sein sollte, können wir dieStellung der Anzeigeplatine nochmalsvorsichtig korrigieren. Ist alles so, wie essein sollte, ziehen wir die Rechnerplatinewieder vorsichtig aus dem Gehäuse undlöten alle Stifte des Winkelsteckverbindersfest. Bild 14 zeigt das Ergebnis.

3. Aufbau der aktiven AntenneDie im Bausatz enthaltene längliche Plati-ne ist so ausgelegt, dass sowohl die mitge-lieferten Teile der Aktivantenne bestücktwerden können als auch eine individuellepassive Antennenvariante realisierbar ist(siehe Punkt 4.4). Als Gehäuse dient das25-mm-Kunststoffrohr mit den beidenschwarzen Verschlusskappen. Bevor wir mit der Bestückung der weni-gen Bauteile beginnen, ist noch etwas Vor-



Bild 5: Digitalteil

Bild 6: Aktives Antennenmodul

Bild 7: Passives Antennenmodul



arbeit nötig. Die beiden Platineneckenlinks und rechts neben der Stelle, an derspäter die BNC-Buchse aufgelötet wird,müssen von der Leiterseite her (also vonunten) mit einer Schlichtfeile im Winkelvon etwa 45° angeschrägt werden. Diesesist notwendig, da die Abschlusskappen desAntennengehäuses innen eine schmaleRandverstärkung haben, welche sonst da-zu führen würde, dass die Kappe nach derMontage schief sitzt. Nach dem Bestü-cken der beiden Widerstände und Transis-toren löten wir die BNC-Buchse auf (Bild17). Sie besitzt einen weißen Kunststoff-körper und sollte nicht mit den beiden an-deren BNC-Buchsen verwechselt werden.Dann bringen wir den Klebesockel auf derBestückungsseite der Platine an, ziehenden Kabelbinder durch die beiden Laschenund befestigen mit seiner Hilfe die mitge-

lieferte Ferritantenne. Ihre beiden An-schlussdrähte fädeln wir durch die zweidafür vorgesehenen Bohrungen in der Pla-tine und verlöten sie dort. Im Bild 15 se-hen wir das Ergebnis. Ferritstab wicklungund angeklebter Kondensator sind bereitsauf 77,5 kHz abgestimmt, so dass wir kei-ne weiteren Abgleicharbeiten vornehmenmüssen.Zum Schluss bohren wir in die Mitte einerder beiden Verschlusskappen ein Loch mit12,5 mm Durchmesser. Diese Kappe stül-pen wir samt Mutter und Zahnscheibeüber die auf der Platine befindliche BNC-Buchse und ziehen die Mutter dann hand-fest an. Dieses Gebilde schieben wir dannvorsichtig in das Kunststoffrohr und ver-schließen das noch offene Ende mit derzweiten Kappe. Bild 16 zeigt die fertigeAktivantenne.

4. AbgleichAbgleicharbeiten sind nur an der Empfän-gerplatine erforderlich. Diese ist so konzi-piert, dass sie unabhängig von Rechner-und Anzeigeplatine betrieben werdenkann. Sie verfügt über eine 12-V-Strom-versorgungsbuchse und durch die Dupli-

zierung der entsprechenden Leuchtdiodensogar über die Signalisierung von Lock,Pegel und Pulse. Für die nachstehend be-schriebenen Abgleicharbeiten schließenwir ein 12-V-Labornetzteil mit einer bei200 mA eingestellten Strombegrenzung anund platzieren die Platine so, dass keineversehentlichen Kurzschlüsse auf derUnterseite möglich sind.

Bild 8: Bestückungsplan der Empfänger -platine; die für denAbgleich wichtigenBauelemente undTestpunkte sindblau markiert.

Bild 9: Bestückungsplan

der Rechnerplatine

Bild 10: Komplett bestückteEmpfängerplatine

Bild 11: Aluminiumscheibe zur Wärmeabfüh-rung, beim Einbau bitte darauf achten, dasskein Kurzschluss zu den benachbarten Pinsentsteht ! Der Pfeil zeigt auf eine sauber aus-geführte Lötstelle.

C14

R52

R37R57

R47

R42

TP1

TP2

TP6

TP3



4.1 ZF-Verstärker

Aufgrund der Bessel-Filter-Charakteristikund der im Verhältnis zur Trägerfrequenzrecht großen Bandbreite des ZF-Verstär-kers ist dessen Abgleich unkritisch. DieBauteile sind so dimensioniert, dass diekorrekte Einstellung ohne Einwirkung derBauteiltoleranzen genau dann vorliegt,wenn die fünf Einstellregler R37, R42,R47, R52 und R57 (in Bild 8 blau mar-kiert) in der mechanischen Mittelstellungstehen. Dank der eng tolerierten Bauteile(Kondensatoren: 5 %; Widerstände: 1 %)genügt das in den meisten Fällen, ein Ab-gleich ist daher nicht unbedingt not-wendig. Sorgen Sie im einfachsten Fall le-

diglich dafür, dass alle fünf SMD-Ein-stellregler auf der Empfängerplatine wirk-lich in Mittelstellung stehen.Wer es trotzdem genauer haben möchte,benötigt einen NF-Signalgenerator mitpräzise einstellbarer Amplitude und Fre-quenz (auf 0,1 Hz genau) sowie ein Oszil-loskop oder Digitalvoltmeter. Der Abgleichist dann nicht weiter schwierig: Zunächst schließen wir die Lötbrücke LB1(neben TP1). Hiermit verhindert man stö-rende Rauschsignale aus der Vor- undMischstufe. Den Signalgenerator schlie-ßen wir gegen GND am Testpunkt TP1(IFprobe_in) und Oszilloskop bzw. Digi-talvoltmeter an TP2 (Pulse_out) an. DieTestpunkte sind in Bild 8 blau markiertdargestellt. Tabelle 2 gibt die Frequenzenan, welche nacheinander am Signalgene-

rator eingestellt werden müssen. Dabei re-geln wir die Amplitude jeweils so ein, dasswir am Testpunkt TP2 etwa +4 V Gleich-spannung messen können. Jeder Frequenzin der Tabelle ist ein Einstellregler zuge-ordnet, mit dessen Hilfe bei genau dieser(!) Frequenz die Ausgangsspannung anTP2 auf Maximum einzustellen ist. Wenn beim Verstellen der Regler die ge-messene Spannung in die Begrenzung ge-hen sollte (bei etwa +4,9 V), muss die Am-plitude des Signalgenerators entsprechendzurückgenommen werden bis wieder un-gefähr +4 V anliegen. Danach sollte eine saubere Bessel-Durch-lasskurve mit einer 3-dB-Bandbreite von100 Hz entstanden sein. Zum Schlussklemmen wir Signalgenerator und Oszil-loskop bzw. Digitalvoltmeter wieder abund öffnen die Lötbrücke LB1.

4.2 Abgleich des OszillatorsWir schließen die Antenne an den Emp-fängereingang an und warten bei vorhan-denem Empfangssignal zunächst auf dasEinrasten der Phasenregelschleife. Dieses

ist am Aufleuchten der mit L bezeichnetenLED auf der Empfängerplatine erkennbarund sollte nach wenigen Sekunden gesche -hen sein. Falls nicht, verstellen wir C14mit einem passenden kleinen Schrauben-dreher vorsichtig und schrittweise so lange,bis die Regelschleife einrastet. Mit einem Multimeter messen wir nun dieRegelspannung am Testpunkt TP3 und

stellen diese im eingerasteten Zustand mitC14 auf etwa +2,5 V ein.

4.3 Abgleich des VorverstärkersWir benötigen dazu ein Abgleichbesteckmit genau passender Messingklinge. Beiangeschlossener Antenne gleichen wir dieSpulen L1 und L2 auf das Maximum derSpannung am Testpunkt TP6 ab.

4.4 FerritantenneWie bereits erwähnt, ist die im Bausatz ent-haltene Ferritantenne bereits fertig abge-glichen, sodass hier keine weiteren Tätig-keiten erforderlich sind.Der Einsatz einer anderen Ferritantenne istselbstverständlich möglich und kann inbestimmten Empfangssituationen sogarsinnvoll sein (siehe [1], Teil 3). In diesemFall können Sie die alternativen Bestü-ckungs- und Anschlussmöglichkeiten derPlatine nutzen. Im Bild 7 sehen Sie einemögliche Variante (Bestückungsplan sieheBild 18). Selbstredend sind hier auch an-dere Ferritstäbe einsetzbar. Die Win-dungszahl der Spule ist dann allerdings soanzupassen, dass wieder eine Induktivitätvon etwa 3,9 mH erreicht wird. Allgemeingilt: Die Resonanzfrequenz von Eingangs-kreisen mit größeren und damit auch emp-findlicheren, jedoch selbst zu bewickeln-den Ferritantennen kann durch Verschie-ben des Spulenkörpers verändert werden.Im Interesse optimaler Empfindlichkeitsollte eine Resonanz bei 77,5 kHz ange-strebt werden, bei welcher der Spulenkör-per möglichst in der Mitte des Ferritstabessitzt. Gegebenenfalls sind Windungszahloder Parallelkapazität (C70, C71) anzu-passen. Da der Abgleich durch Verschie-ben des Spulenkörpers vor allem in denäußeren Bereichen des Ferritstabes nochsehr grob ist, bietet uns die Platine zusätz-lich die Möglichkeit eines Feinabgleiches.Mit Hilfe von vier Kondensatoren in 1-2-4-8-Wichtung (C66 bis C69 in Bild 7), diewahlweise mittels Lötbrücken (LB 1 bisLB5) parallelgeschaltet werden können,ist dieser relativ einfach möglich. Ab-gleichkriterium ist wieder die Spannungam Testpunkt TP6 S-Meter.Selbstverständlich sind auch andere geeig-nete Antennenformen einsetzbar. Dem ex-perimentierfreudigen Amateur bietet sichhier ein weites Feld. Teil 3 der Beitrags-

Tabelle 2: ZF-Verstärkerabgleich

ZF- Resonanz- Potenzio-Verstärkerstufe frequenz meterStufe 1 626,6 Hz R37Stufe 2 663,4 Hz R42Stufe 3 587,6 Hz R47Stufe 4 700,2 Hz R52Stufe 5 556,2 Hz R57

Bild 12: Rechnerplatine,komplett bestückt

Bild 13: Bestückungsplan der Anzeigeplatine



folge in [1] liefert dazu wertvolle Hinweise.Nun steht dem Einbau in das mitgelieferteGehäuse nichts mehr entgegen.

5. GehäuseinbauBitte führen Sie die Montage in der imFolgenden beschriebenen Reihenfolge aus.Zuerst müssen Frontplatte und Anzeige-platine verbunden werden. Dazu steckenwir die beiden M2,5-Linsensenkkopf-schrauben von vorn durch die entspre-chenden Bohrungen in der Frontplatte(mittig unterhalb des linken und rechtenAusschnitts für die Siebensegmentanzei-gen). Dann fädeln wir von der Innenseite

der Frontplatte aus je eine schwarze Ab-standshülse über die Schrauben und setzendas Ganze samt Kunststoff-Einfassungvon vorn auf die Anzeigeplatine. Vorsicht,damit die Schrauben nicht wieder heraus-fallen oder die Hülsen von den Schraubenrutschen! Da wir die Frontplatte beim Lö-ten der Anzeigebausteine und LEDs schonals Lehre verwendet hatten, sollte auf An-hieb alles gut zusammenpassen. Die En-den der Schrauben müssen etwa 2 mm ausden Bohrungen der Leiterplatte heraus-schauen. Die Vorderseiten der Anzeige-bausteine schließen nun plan mit derFrontplatte ab, LEDs und Taster ragen et-wa 1 mm bzw. 2 mm heraus. Nachdem wirje eine Nylon-Unterlegscheibe und eineM2,5-Mutter auf die beiden Schrauben ge-setzt haben, können wir diese vorsichtigfestziehen. Im nächsten Arbeitsgang stecken wir bei-de Platinen so zusammen, wie in Bild 14zu sehen. Danach wird die komplette Bau-

gruppe mit den BNC-Buchsen voran vor-sichtig in den Gehäusekörper hineinge-schoben bis die bereits vormontierteFrontplatte an diesen anstößt. Dabei be-nutzen wir für die Platinen jeweils dieoberste bzw. unterste Führungsnut. DieAluminiumscheibe zur Wärmeableitungfür den 5-V-Spannungsregler sollten pass-genau zwischen Platine und Gehäusebo-den sitzen und so eine gute Wärmeleitungermöglichen. Wir setzen nun noch dieRückplatte mitsamt der Kunststoff-Einfas-sung auf und verschrauben sie ebenso wiedie Frontplatte mit dem Gehäuse. Zu die-sem Zweck sind dem Bausatz spezielleTorx-Schrauben des Gehäuseherstellersbeigelegt. Bitte verwenden Sie nach Mög-lichkeit einen passenden Schraubendreher,da anderenfalls die Gefahr besteht, dieSchraubenköpfe zu beschädigen und da-

durch unbrauchbar zu machen. Die beidenrückseitigen BNC-Buchsen fixieren wirzum Schluss mit Überwurfmuttern unduntergelegten Zahnscheiben.

Bitte beachten Sie, dass Sie eine spätereDemontage in genau umgekehrter Reihen-folge vornehmen sollten.In Bild 1 sehen wir das fertig aufgebauteDCF-Frequenznormal im Gehäuse.

6. Inbetriebnahme und BedienungZur Inbetriebnahme schließen wir die Ak-tivantenne über ein 50-Ω-Koaxialkabel

mit beidseitigen BNC-Steckern an dasDCF-Frequenznormal an (ein solches Ka-bel gehört nicht zum Lieferumfang desBausatzes). Die abgesetzte Antenne er-möglicht es uns, durch weitgehend freieStandortwahl, lokalen Störungen wir-kungsvoll aus dem Weg zu gehen. Da dieLänge des Verbindungskabels keine großeRolle spielt, sollten Sie von dieser FreiheitGebrauch machen. Zur Stromversorgung benötigen wir eine12-V-Gleichspannungsquelle, die mit 1 Abelastbar sein sollte und die wir mittelsHohlstecker an der Rückseite des Gerätesanschließen. Dabei achten Sie bitte darauf,dass die maximale Betriebsspannung von14 V nicht überschritten wird. Die Strom-aufnahme liegt in der Größenordnung von300 mA bis 400 mA, je nach Helligkeit derAnzeige. Das Frequenznormal besitzt kei-

ne integrierte Sicherung im Stromversor-gungsteil. Wer ganz sicher gehen will,schleift den beigelegten Sicherungshalterin die Zuleitung ein. Eine 630-mA-Feinsi-cherung (nicht im Lieferumfang) bewahrtdann z. B. bei einem Kurzschluss vor grö-ßeren Schäden.Da das Gerät keinen Einschalter hat, be-ginnt mit dem Anlegen der Versorgungs-spannung sofort der permanente Empfangdes DCF77-Signals. Durch mehrmaligesDrücken auf den Taster an der Frontplatteschalten wir das DCF-Frequenznormal inden Modus Empfangspegelanzeige. Linkserscheint dann ein P und rechts der Sig-nalpegel in dBm. Ohne Antenne würdenwir jetzt nur den Pegel des Eingangsrau-schens von etwa –147 dBm sehen. Nunrichten wir die Antenne so aus, dass dasDCF77-Signal mit maximalem Pegel undmöglichst störungsarm empfangen wird.Die numerische Pegelanzeige ist dabei

Bild 15: Bestückte Platine derAktivantenne

Bild 14: Miteinander verbundene Rechner-und Anzeigeplatine

Bild 16: Ansicht der fertigmontierten Akti -

vantenne

Bild 17: Bestückungsplan der Aktivantenne

Bild 18: Bestückungsplan der Passivantenne



sehr hilfreich. Eine hell leuchtende LEDPegel und das gleichmäßige Blinken derLED Pulse im Sekundentakt deuten eben-falls auf ein Empfangssignal guter Qua-lität hin. Die LED Lock leuchtet bereitsnach kurzer Zeit, wenn der 10-MHz-Os-zillator auf den Träger von DCF77 einge-rastet ist. Die erzeugte Normalfrequenzsteht dann an der Ausgangsbuchse mitCMOS-Pegel und einer Genauigkeit von10–9 zur Verfügung (hinsichtlich der Kurz-zeitstabilität siehe [1]).Mit dem Taster ist die Umschaltung aufdie gewünschte Zeitdarstellung möglich.Welche davon aktiv ist, zeigen die LEDsLMST, UTC und MEZ. Außerdem könnenwir uns das Datum (Date) anzeigen lassen.Dieses ist das des letzten gültigen Emp-fangs, also zumeist das aktuelle Datum.Bevor aber die Anzeige der Uhrzeit mög-lich ist, müssen zunächst mehrere voll-ständige, gültige Zeittelegramme empfan-gen werden. Das kann einige Minutendauern, in denen die Sekunden der Uhr-zeit hochgezählt werden und sonst nurStriche im Display zu sehen sind. Damit die Sternzeit (LMST für Local Mean Siderial Time) richtig angezeigtwerden kann, muss der Längengrad des ei-genen Standortes eingespeichert werden.Dieses ist in Grad, Minuten und Sekundenmöglich, wenn man den Taster im Augen-blick des Einschaltens der Stromversor-gung gedrückt hält. Weiteres kurzes Drü-cken zählt die aktuell angezeigte Zifferhoch, langes Drücken führt zum Speichern

des Wertes und zum Sprung auf die nächsteEingabestelle.Ein langer Tastendruck schaltet die Hellig -keit der Anzeige um.

7. Wichtige Hinweise zum BetriebSollte das Sendesignal ausfallen, istweiterhin die interne Uhrzeit ablesbar,allerdings ohne DCF-Synchronisation.Zur Signalisierung dieser Störung fängtdie Uhrzeit-LED nach kurzer Zeit an, hek-tisch zu blinken. Auch die LEDs Pegelund Pulse verlöschen dann meistens oderflackern unregelmäßig. Damit ist gleich-zeitig die Warnung vor dem Gebrauch desNormalfrequenzausgangs verbunden. Die-sem fehlt dann ebenfalls die Synchronisa-tion mit dem DCF77-Trägersignal. SeineFrequenzgenauigkeit entspricht jetzt nurnoch der des internen Quarzoszillators.Das Gehäuse des Frequenznormals erwärmt

sich während des Betriebes. Das ist normal,da vom eingebauten Spannungsregler jenach Höhe der angelegten Betriebsspan-nung und Helligkeit der Anzeige bis zu 3 WVerlustleistung als Wärme nach außen ab-geführt werden muss. Aus diesem Grundsorgen Sie bitte für einen Standort mit aus-reichender Luftzirkulation und decken Siedas Gerät keinesfalls mit wärmedämmen-dem Material ab. Viel Spaß und Erfolg beim Nachbau!

Literatur und Bezugsquelle

[1] Graubner, N., DL1NSG; Traving, W.-G., DL1FAC:DCF77-gesteuertes Frequenznormal mit Funkuhrund Sternzeit. FUNKAMATEUR 57 (2008) H. 12,S. 1286–1290; FUNKAMATEUR 58 (2009) H. 1,S. 44–47; H. 2, S.153–155

[2] FUNKAMATEUR-Leserservice: Berliner Str. 69,13189 Berlin, Tel. (0 30) 44 66 94-72, Fax –69, E-mail: [email protected]; Online-Shop:www.funkamateur.de Æ Online-Shop

Tabelle 3: Technische Daten des DCF-Frequenznormals:

Ausgangsfrequenz: 10,0 MHzErreichbare Frequenzstabilität:10 –9

Ausgangspegel: CMOS, 5 VReferenz: DCF77-Signal des Zeitzeichensenders Mainflingen auf 77,5 kHzEmpfängerprinzip: Superhet, Zwischenfrequenz 625 HzAntenne: Räumlich abgesetzte, abgestimmte Aktivantenne (Ferritstab)Auswählbare Anzeigemöglichkeiten:– Zeit (Stunden, Minuten, Sekunden), umschaltbar in ME(S)Z, UTC oder LMST,– Datum (Tag, Monat, Jahr)– Eingangspegel in dBmBetriebsspannung: 12 V GleichspannungStromaufnahme: max. 300 mA, abhängig von der AnzeigehelligkeitGehäuse: Aluminium-Designgehäuse, Abmessungen (B ¥ H ¥ T): 80 mm ¥ 42 mm ¥ 100 mmMasse: etwa 350 g (ohne Antenne)

Versionsgeschichte zur Baumappe Die aktuelle Fassung dieser Baumappewird jeweils im Online-Shop des FUNK -AMATEUR als ergänzende Informationzum Produkt DCF-gesteuertes Frequenz-normal mit Uhrzeitanzeige, Artikel-Nr.BX-176, zum Her unter laden bereitgestellt.Damit Leser, die die vorigen Textversio-nen bereits kennen, nicht alles neu lesenmüssen, führen wir an dieser Stelle auf,was sich von Version zu Version geänderthat.

Version 090529– Bauteilwerte ZF-Filter korrigiert

Version 090508– Ursprungsversion

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