Ein Beitrag von Klaus Beckers :
vom 17. Februar 2009

Meine ACS-77 stammt vom Juni 1984, hat also dieses Jahr 25-jähriges Jubiläum. Die fertig bestückte Platine der Uhr nebst Netzgleichrichter/Siebungs- und Antennenplatine war eine der ersten wirklich gut funktionierenden DCF77 Uhren. Dazu gab es optional noch ein schwarzes Holzgehäuse mit einer durchsichtigen roten Plastikfront mit weißen aufgedruckten Linien zur Hervorhebung des Displays. Die Spannungsversorgung musste man sich selber basteln (d.h. im Wesentlichen einen Trafo bereitstellen und den 12 V Wechselstromausgang mit dem Gleichrichtereingang der Stromversorgungsplatine verbinden. Diese lieferte dann grob gesiebte 12 V DC und durch einen 7805 stabilisierte 5V DC für die Hauptplatine.

Die Ausgänge sind bei mir nur als Pfostenstifte auf der Hauptplatine realisiert: Zwei Ausgänge für zwei Schaltrelais (funktioniert prima, die Freilaufdiode ist bereits auf der DCS-Platine realisiert), ein Ausgang für einen Summer und einen ASCII-Ausgang (TTL-Pegel, nicht RS232), der jede Sekunde ein Datentelegramm mit der Zeit liefert.

Auf der ACS-77 Hauptplatine befindet sich ein Superhet-Empfänger für 77,5 kHz und einer Zwischenfrequenz von ca. 600 Hz sowie eine Mikroprozessorsteuerung mit einem Klassiker: dem Zilog Z80 (CPU. Das Steuerprogramm sitzt bei mir ein einem 2716 (16 KBit) EPROM – ja, so effizient kann man in Assembler oder Maschinensprache programmieren, wenn man will oder muss! Dazu kommen noch ein paar alte TTL-Logikbausteine und ein kleines DRAM für die Schaltzeiten. Eine Besonderheit des Firmware EPROMs ist, dass Auerswald dessen Adressleitungen nicht wie im Datenblatt des EPROMs angegeben benutzt (A0, A1, A2 usw. …), sondern Z80CPU und EPROM so miteinander verbunden hat, wie es leiterbahnmässig optimal war zur Minimierung von Durchkontaktierungen und/oder Brücken. Daher lässt sich das EPROM nicht so ohne weiteres auslesen, es kommt nur Müll dabei heraus, weil alle Lesegeräte natürlich die Standardadressleitungsbelegung voraussetzen. Sinnvolles Auslesen und Rückübersetzen in Assembler ist daher nur mit einem Z80-Emulator möglich.

Alles zusammen passt saugend schraubend in dieses bereits erwähnte schwarze Holzgehäuse.

Meine ACS-77 hat jetzt etwa 200 000 Betriebsstunden auf dem Buckel und funktioniert immer noch wie am ersten Tag. Na ja, ein klein wenig Wartung war schon im Laufe der knapp 25 Jahre erforderlich. Vor ein paar Jahren fing bei mir auch das Problem an, dass die Uhr immer unwilliger vom stromlosen Zustand, z.B. nach einen Stromausfall) zu starten war und zum Schluss viele Startversuche benötigte, bis das Z80-Program wieder korrekt lief. Der Grund dafür war sehr einfach: Der kleine 16 µF Elko direkt unterhalb des Z80 Chips verliert mit der Zeit durch Austrocknung seine Kapazität und deshalb funktioniert der Power-Up Reset nicht mehr (beim einschalten aus dem stromlosen Zustand zieht der zunächst ungeladene Elko den Reset-Pin der Z80 kurz auf Masse, bis der Elko sich über einen Widerstand aufladen kann. Wenn der Elko seine Kapazität verliert, kann er die Spannung nicht mehr kurz auf Null ziehen, das Programm startet undefiniert irgendwo, was keinen stabilen und definierten Programmablauf ermöglicht. Diese Resetfunktion mit einem Taster manuell zu realisieren ist Blödsinn, weil so ein Taster selber wieder prellt und man eigentlich nur einen kleinen Elko einlöten braucht für den ausgetrockneten alten.

Gestern war nach langer Zeit wieder eine Operation notwendig: Schon seit geraumer Zeit synchronisierte sich die Uhr immer schlechter mit dem Zeitsignalsender (dann sind alle Dezimalpunkte der Datumsanzeige an und die Uhr läuft nur als gewöhnliche Quarzuhr). Das fällt erst kaum auf, die Zeitanzeige driftet nur sehr langsam von der exakten Zeit weg, ist aber nicht mehr Atomuhrgenau wie sonst. Die Leuchtdiode unten rechts blinkte auch oft nicht wie richtig im Sekundentakt, sondern flackerte irregulär. Zum Schluss ließ sich eine Zeitsynchronisierung nur noch durch kurzes Ausstecken und Neustarten der Uhr realisieren. Das hielt aber nur 2 bis 3 Minuten, dann flackerte die Sekundentaktdiode wieder wie vorher und die Datumsdezimalpunkte gingen erneut an.

Wieder waren der Grund des Problems Elektrolytkondensatoren. Diesmal waren der 2200 µF Kondensator für die 12 V Siebung völlig ausgetrocknet (die oszillographisierte Spannung sah aus wie ein Profil der Schweizer Alpen, nicht wie eine Gleichspannung mit leichtem Restbrumm wie normal. Auf der 5 V Schiene war der 100 µF Kondensator hinter dem 7805 auch ausgetrocknet, hatte also seine Kapazität völlig verloren. Interessanterweise war die 5 V Spannung nicht nur tief verbrummt, sondern auch von einer Hochfrequenzschwingung überlagert, die vermutlich vom 5V-Spannungsregler ausging. Ein Wunder, dass bei dieser Versorgungsspannung überhaupt noch etwas im Mikroprozessor funktioniert hat, spricht eigentlich für die Robustheit des Designs. Ein Wechsel der beiden Elkos beseitigte alle Schwierigkeiten, jetzt geht die ACS-77 wieder wie am ersten Tag.