Heute möchte ich eines meiner vielen Hobbys vorstellen. Ich habe seit kurzer Zeit meine Liebe zum Erstellen von elektronischen Schaltungen wieder entdeckt. Letzte Entwicklung ist eine Melodieklingel mit einem Mikroprozessor AT89C2051.

Diese Schaltung entstand eigentlich aus einer Not. Nach meinem Umzug in eine neue Wohnung konnte ich meine alte Klingel, die ich 1987 gebaut hatte, nicht mehr benutzen. Die Spannung des Trafos war zu niedrig. Doch ein Umbau der alten Klingel kam nicht in Frage, da in dieser Schaltung ein EPROM verwendet wurde, der 3 Spannungen benötigt.

Also habe ich eine neue Schaltung entworfen, die ich euch hier präsentieren möchte.

Guido Scheidat im Juli 1998

 

Die alte Klingel

Diese Klingel war, wie es die Bauanleitung in der FUNKAMATEUR 4/86 vorsah, mit einer Z80 CPU (U 880) und einem 1K EPROM (U 555) ausgestattet. Abgesehen davon, daß die Teile damals sehr teuer (U 880 = 80,- DDR-Mark) und nur schwer zu beschaffen waren, war das Problem mit der Stromversorgung für den EPROM. Auf so kleinem Raum mußten 5V, 12V und -5V erzeugt werden. Dies habe ich mit einem kleinen Transverter (selbst gewickelt) realisiert. Doch um eine stabile Versorgung zu gewährleisten sind mind. 8V Wechselspannung erforderlich. Diese stellt ein normaler Klingeltrafo nicht zur Verfügung. Probleme gab es damals mit der galvanischen Trennung zwischen Versorgungsspannung und Klingelspannung. Auch Optokoppler waren schwer zu beschaffen, DIL-Relais gab es noch nicht, und ein normales Relais wäre zu groß gewesen. Damals war ich noch der Meinung, daß Relais und Mikroprozessoren nicht in eine Schaltung gehören. So habe ich die galvanische Trennung mit einem Kondensator und einem Wiederstand realisiert. Diese Schaltung war aber nie ganz korrekt, weil die Versorgungsspannung aus einem Trafo kam. Durch das Betätigen der Klingelknopfes wurde dann quasi eine Diode der Gratz-Brücke kurzgeschlossen. Trotz dieser Unzulänglichkeiten funktionierte die Schaltung 12 Jahre ohne Probleme.

Melodieklingel 1987 gebaut

 

Die neue Klingel

Melodieklingel im Juli 1998 gebaut

Wie es so im Leben ist - der Mensch ist ein Gewohnheitstier. Da in meiner neuen Wohnung der Anbau der alten Klingel nicht möglich ist, mußte eine neue her. Diese sollte genau so klingen wie die alte Klingel. Ich habe mir die Schaltung der alten Klingel besorgt (die Schaltung war in der Wendezeit verschwunden) und diese studiert und analysiert. Eine neue Melodieklingel entstand. Hauptbestandteil dieser Schaltung ist wieder ein Mikroprozessor, dem Modell AT89C2051 aus dem Haus ATMEL. Dieser Schaltkreis ist ein 8-Bit-Mikroprozessor mit 2 KByte Flash-ROM und 2 Timer/Counter. Erstes Problem: Wie programmiere ich den Flash-ROM? Zum Glück gab es in der Zeitschrift "FUNKAMATEUR" mehrere Anleitungen zum Bau eines Programmiergerätes für diesen Schaltkreis. Ich nahm eine Schaltung aus der Ausgabe 12/97. Die Schaltung ist einfach und die Unterstützung durch den Autor war gut, für DM 53,- hat er mir eine industriell gefertigte Leiterplatte und den programmierten 2051 geschickt. In ca. 1 Stunde war die Schaltung aufgebaut. Zum Programmieren des Schaltkreises ist ein PC mit freier serieller Schnittstelle und dem Betriebssystem DOS erforderlich. Die CPU in der neuen Schaltung wird mit einem 8 MHz Quarz betrieben. Die Schwingungen am Lautsprecher werden mit Hilfe eines Timer/Counters, der im AT89C2051 vorhanden ist, erzeugt. Die Programmierung der Ports ist einfach. Versorgt wird die Schaltung mit 5V Gleichspannung, die ein Spannungsregler LM 2940 erzeugt. Die Schaltung kann auch mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden, siehe Datenblatt bei der Firma ATMEL. Dadurch wäre auch eine Versorgung mit Batterien möglich. Die im Mikroprozessor erzeugten Schwingungen werden über eine einfache Transistorschaltung an den Lautsprecher weiter gegeben. Für die Zustandsanzeige kann eine LED angeschlossen werden. Diese hat mit der jetzigen Software folgende Funktionen: Melodie ertönt -> LED an; Klingeltaster ständig gedrückt -> LED blinkt. Die Auslösung der Klingel erfolgt mit Hilfe eines Optokopplers. Um die LED im Optokoppler zu aktivieren und die Eingangsspannung, die vom Klingeltaster kommt, so variabel wie möglich zu halten, ist eine Stromquelle vorgeschaltet. Hauptbestandteil der Stromquelle ist ein Spannungsregler 78S05. Die Melodieklingel verfügt über 29 Melodien, die aus dem Modell von 1987 übernommen wurden. Eine Sturmklingelsperre wurde auch vorgesehen. D.h., sollte jemand den Klingeltaster so arretieren, daß der Taster ständig gedrückt ist, dann ertönt keine Melodie, lediglich die LED beginnt zu blinken. Erst beim Loslassen des Tasters wird die Melodie erzeugt. Da diese Funktionen durch ein Programm realisiert sind, kann man sie durch Umprogrammieren auch verändern. Der Anschluß anderer Quellen (weitere Klingeltaster lösen andere Melodien aus) wäre auch möglich. Von den 15 vorhandenen Ports wurden lediglich 4 benutzt. Ein kleines Beispiel für diese Implementierung ist der Jumper, der sich in dieser Schaltung befindet. Er hat nur die Aufgabe die Melodie schnell oder langsam ertönen zu lassen. Auf ihn kann auch verzichtet werden. Damit stehen noch 12 Ein- bzw. Ausgänge zur Verfügung um weitere Geräte anzuschließen. Natürlich könnte man auch eine Schnittstelle einbauen, um einem angeschlossenen PC eine Statusmeldung zu geben usw. Der Nachbau der Schaltung ist relativ einfach, da hier keine höhere Schwierigkeitsstufe erklommen werden muß. Daher ist die Schaltung auch für Anfänger geeignet. Lediglich das Programmieren des AT89C2051 stellt für den Anfänger ein Problem dar. Ich stelle gerne fertig programmierte Exemplare zur Verfügung. Die Herstellung der Platine ist auch sehr einfach. Sie kann zur Not mit der Hand gemalt werden. Entsprechende Stifte mit ätzfester Farbe gibt es im Handel. Lediglich ein Gehäuse muß noch gefunden werden, in das auch ein Lautsprecher eingebaut werden kann.

Die Schaltung

Wie ich oben schon schrieb, ist die Schaltung sehr einfach nachzubauen. Einziges Problem ist die Programmierung des AT89C2051. Für ca. DM 100,- gibt es Bausätze (z.B. Kühnel) oder für Amateure, deren Geldtasche etwas dicker ist, gibt es auch professionelle Geräte, die dann auch andere Mikroprozessoren, Flash-ROM's und PIC's programmieren können.

Die Software

Ich möchte nicht, wie viele andere Autoren, ein Geheimnis aus der Software, die in der Melodieklingel läuft, machen. Vielmehr möchte ich den ganzen Quelltext mit all meinen Kommentaren veröffentlichen. Damit kann jeder diese Schaltung nachbauen. Für eine kurze Mitteilung über den erfolgreichen Nachbau wäre ich sehr dankbar, da ich dadurch angespornt werde, auch weiterhin nützliche Schaltungen zu veröffentlichen.

Download