Die Kugeluhr

18.3.2012

 

4.1.2010

Nach mehreren Jahren ist die Kugeluhr endlich (vorläufig) fertig geworden! Hier stelle ich sie vor.

Als beste Einführung dient dieses Video:

Die Kugeluhr ist ohne Bauplan nach und nach entstanden. Man sieht der Uhr an, dass viele Dinge so gebaut wurden, wie gerade noch Platz war. Die Wippen für den Überlauf habe ich mir selbst überlegt und so noch nicht anderweitig gesehen.

Ich habe vor mehreren Jahren angefangen, dann gab es immer wieder lange Phasen, in denen der Aufbau verstaubt wurde.

Die Elektronik für die Ansteuerung wurde von Martin Andreas beigesteuert.

Entstehung

IDEE

Es gibt eine ganze Reihe Kugeluhren, z.B. den bekannten Bausatz, und allerlei Selbstbauten. Die neue Idee hier war, die faszinierende Mechanik mit einer Elektronik zu koppeln, die die Uhrzeit vollautomatisch einstellt. Dazu gibt es einen Mikrokontroller, der die Funkzeit über eine DCF77-Antenne empfängt und anschließend die Mechanik ansteuert, um die Kugeln auf die Ebenen zu verteilen.

Ablesen der Uhrzeit

Die Uhrzeit wird auf vier Ebenen angezeigt.


Ebene 1: 1/4-Minuten

Diese Ebene wird im 15-Sekunden-Takt befüllt, nach vier Kugeln läuft sie über und eine Kugel läuft auf die


Ebne 2: Minuten-Einer

Diese Ebene fasst bis zu 10 Kugeln, die 10. Kugel bewirkt den Überlauf auf die


Ebene 3: Minuten-10er

Die 6. Kugel läuft zur vollen Stunde schließlich über zur


Ebene 4: Stunden. Hier sorgt die 12. Kugel für den Überlauf, bei der sich die Ebene wieder komplett leert.

4:46:30

Überlauf

Die jeweils erste Kugel läuft über die Wippe und wird auf der anschließenden Bahn von einem Bügel festgehalten, der an der Wippe befestigt ist. Die Wippe ist mit einem Gegengewicht so austariert, dass Sie mir der letzten Kugel zur Seite kippt. Damit gibt der Bügel die erste Kugel frei, die nach links läuft (und so auf die nächste Ebene kommt), während die anderen Kugeln nach rechts laufen.

Auslösung

Auf der obersten Vorratsbahn gibt es drei Holzhämmerchen, die die Kugeln seitlich in einen Tunnel drücken. Einer führt zur obersten Ebene - hier wird im laufenden Betrieb alle 15 Sekunden eine neue Kugel ausgelöst. Die Zugänge zur Stunden und zur Minuten-10er-Ebene werden nur beim Einstellen der Uhrzeit verwendet.

Transport

Die Kugeln, die unten ankommen, werden über eine Motorbetriebene Wendel nach oben transportiert. Oben gibt es einen kleinen Metallkontakt - wenn dieser längere Zeit am Stück betätigt (geöffnet) ist, bedeutet dies, der obere Vorrat ist voll und der Motor kann abgeschaltet werden.

Elektronik

Herz der Anlage ist ein Einplatinen-Computer mit AVR ChipBasic2. Über dessen Parallelport werden das Signal des DCF-Empfängers, des Reset-Tasters und des Metallkontakts am oberen Vorrat eingelesen. Am I2C-Port ist ein Controller angeschlossen, der eine Relaiskarte ansteuert. Diese Relaiskarte treibt schließlich den Transportmotor sowie die Magnete für die Auslösung an.


Die DCF-Empfängerplatine ist die von Conrad.

Aus dem vorhandenen Material habe ich nochmal ein neues Youtube-Video erstellt: