Scope Clock auf der Bildröhreneinheit

Seit etwa zehn Jahren existiert im Internet das Projekt „Scope Clock“, das ein Oszilloskop zu einer Uhr umfunktioniert. Abweichend von der üblichen Weise, Grafiken darzustellen, wird hier kein Bildspeicher benutzt, der einzelne Bildpunkte repräsentiert. Statt dessen wird eine Liste von Vektoren aufgebaut, die nacheinander abgearbeitet werden. Man ist auf diese Weise unabhängig von festen Bildwiederholfrequenzen und kommt mit einem sehr kleinen Speicher aus. Auf der anderen Seite sind die Zeichenmöglichkeiten auf einfache Linien beschränkt; Buchstaben können dabei als Strichfolge gezeichnet werden.

Ich habe nicht herausfinden können, wo der Ursprung dieser Scope Clock liegt. Das erste mir bekannte Projekt stammt von Sascha Ittner; er beschreibt dort eine auf einem frühen Atmel-Mikrocontroller beruhende Version. Später hat unter anderem die Firma Dutchtronix Bausätze vertrieben, bei denen die Uhr mit jeder Firmwareversion neue, weitere Funktionen erhielt. Die Firmware ist frei erhältlich und als Open Source gekennzeichnet. Die Bausätze waren mit 30 Euro für alle Bauteile zudem auch erschwinglich. Sie sind allerdings nicht mehr verfügbar; heute bietet die Firma Sparkfun ein fertiges Modul an. Nach wie vor ist aber der Sourcecode offenbar frei verfügbar.

Generell stellt so eine Scope Clock keine großen Anforderungen an die Bastelkenntnisse, weil der Mikrocontroller die meiste Arbeit erledigt. Es sind grundsätzlich viele Mikrocontroller geeignet; wenn man vom Original (ATMega 328P) abweicht, muss jedoch der Sourcecode geringfügig angepasst werden.

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Der Mikrocontroller stellt für horizontale und vertikale Ablenkung ein getaktetes 8-Bit-Signal zur Verfügung. Dieses wird einem zweikanaligen A/D-Wandler zugeführt, an dessen Ausgängen nun das analoge x- und das y-Signal anliegen. Sascha Ittner kombiniert dies noch mit einem Operationsverstärker zur Entkopplung; generell genügt bereits der Ausgang der A/D-Wandler zum Anschluss an ein Oszilloskop.

Im Philips-Fall muss die vorhandene Bildröhreneinheit angesteuert werden. Es werden  x- und y-Eingänge benötigt, eine Austastung des Signals wird zudem über den Videoausgang vorgesehen; sie ist nicht unbedingt erforderlich. Allerdings gilt es, die Empfindlichkeit der Eingangsverstärker der Bildröhreneinheit zu beachten; das Signal soll auf dem Schirm eine passende Auslenkung erzeugen, aber auch gut lesbar sein. Es zeigte sich, dass „weniger“ hier tatsächlich „mehr“ ist – bei geringen Amplituden des A7D-Wandlers wirkt das Bild insgesamt besser.

Im Gegensatz zu den anderen Projekten sind hier nur Teilplatinen entstanden, die dann später zum Gesamtverbund zusammengesetzt wurden:

  • eine AVR-Universalplatine für den ATMega88 und den ATMega328. Beide sind pinkompatibel. Die Platine enthält außer dem Sockel nur den 20-MHz-Taktgeber, einen Reset-Schalter und den Programmierstecker. Keiner der Anschlüsse ist abgesichert; es wird davon ausgegangen, dass die gesamte Schaltung mit +5V betrieben wird. Aufgrund der Vielzahl der Anschlüsse besitzt die Schaltung 16 Pins, die als Ein- oder Ausgabepin frei definiert werden können. Die Platine hat eine Größe von 4 x 7 cm, das entspricht 2×5 Rastereinheiten. Zum Vergleich: Die Original-ICs des EE2013 sind gleich breit, aber mit 10,5 cm etwa 3 cm oder 2 Rastereinheiten länger.
  • eine Universalplatine für IC’s mit bis zu 20 Beinen, die hier als Plattform für den A/D-Wandler dient. Alle 20 Anschlüsse sind per Pinstecker herausgeführt. Ein Anschluss zur Spannungsversorgung und zur Masse wird auf der Platine durch Verbinden der Pins hergestellt. Auf diese Weise können auch unübliche und kleinere ICs eingesteckt werden. Die Platine hat eine Größe von 4 x 7 cm, das entspricht 2×5 Rastereinheiten.
  • Eine Echtzeituhr, die die Uhrzeit auch dann weiterlaufen lässt, wenn die Schaltung als ganzes abgeschaltet ist.

Außerdem wurden sämtliche Komponenten der Dutchtronix-Uhr weggelassen, die nicht für die Uhr benötigt werden: ein serieller Anschluss für GPS und USB für die Terminalsteuerung fehlen hier.

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Im Bild ist noch eine Verbindung zum Oszilloskop zu sehen – dort ist die grafische Darstellung des Bildes insgesamt besser; aber die kleine Bildröhre schlägt sich beachtlich.

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