Concrete Clock

Home/Concrete Clock

August 2010

The Clockmaker – del 5d (uten en tråd. take 1)

By |August 23rd, 2010|Concrete Clock|

Da har jeg kastet enda et power-supply på dynga og går nå for en bitteliten off-the-shelf’ish batteridrevet inverter med dual (180/450V) output. Den er ikke stort større enn en femmer, og den reduserer faren for naturlig seleksjon betraktelig i tilfelle en skulle glemme å slå av displayene på helvetesklokka før en legger seg om kvelden (Takk til Borud, som smittet meg med “hard darwinisme”-memet).

Jeg har også tatt de første små skritt ut i trådløs-verdenen ved å snekre sammen en liten dings som PC’en kan snakke serieprotokoll over via 434MHz senderen fra Sparkfun. Mottakeren plugget heldigvis rett inn i Nixiekortet uten problemer og kommuniserer tilsynelatende greit med dette.

Laget først et lite testprogram i C# som bare sendte en bytesekvens ut på serieporten. Moddet så programvaren i Nixiekortet for å vise verdien av hver innkommende byte på en av portene når det ramlet inn et interrupt om at det var ok å lese data fra UART’en.

Det ser faktisk ut til at greiene snakker sammen, men jeg tror jeg har støy (mistenker at inverteren bråker fælt), eller encoding-issues, da leamikken ennå ikke helt har bøyd seg i støvet for jernviljen min (denne er dog noe rusten etter å ha forsøkt å oppdra unger i flere år). Debuggingen er også litt slitsom, da jeg ikke kan gjøre det in-circuit. I tillegg så går det ekstra tregt når det bobler opp spørsmål i bakhodet av typen “Hmm, lurer fælt på om en frame er inklusive eller ekslusive stop-bit’en(e), eller trenger jeg i det hele tatt å bekymre meg for det ?”. Problemene kan kanskje også skyldes at jeg ikke har montert en ekstern krystall på kortet enda, og at baudraten drifter pga upresis internklokke.

Den største overraskelsen fikk jeg likevel når jeg koblet fra senderen. Nixiekortet gikk da haywire og displayet syklet gjennom random-siffer i en vanvittig fart. Dette kan tyde på at jeg kanskje ikke skulle gått for LIDL-style kommunikasjonsutstyr, eller at mottakeren sender random-data til UART’en hvis den ikke har kontakt med senderen. Synes likevel dette er i overkant udda oppførsel.

Vi får stirre intenst på skjermen inntil løsningen åpenbarer seg. Går det mot formodning til helvete, så får vi dra XBee’en fram fra deleskuffa, eller koble et lite blåtannmodem til kortet, slik at en kan stille den fra PC eller telefon. Noen som vet om iPhone/iPad støtter blåtann-SPP ?

The Clockmaker – del 5c (Nixiedriver 1.0 testing)

By |August 1st, 2010|Concrete Clock|

Da har jeg fått testet noen flere features på nixiekortet. In circuit-programmering funker, dekatronkontroll funker, og alle 6 displayutganger funker. Fant en bug i skjemaet, men det verste som kan skje er at powersupply-LED’en brenner ut, så det kan vi leve med.

Jobber nå med dokumentasjon, testing av RF-interfacet, samt implementasjon av en protokoll som gjør det mulig å bruke kortet på en vettug måte – tenker vi setter av opp til flere kvelder akkurat til denne biten. Hvis jeg kjenner meg selv rett, så blir det en lang drakamp med feature-creep-demonene her…

Planen så langt er at kortet kan operere i 2 forskjellige modus. Dvs som klokke, der en kan sende kommandoer for å synke/stille klokka eller som generisk displaymodul, der en kan kontrollere de 6 displayene og dekatronen individuelt. Må grave litt i skuffa for å finne igjen en eller annen Max-IC som gjør meg i stand til å hekte sendermodulen på laptoppen. Når dette er i boks, så blir det å sette seg foran en eller annen terminalemulator med kryssede bein og armer.

July 2010

The Clockmaker – del 5b (Nixiedriver 1.0 montering)

By |July 28th, 2010|Concrete Clock|

Da har man mottat en ny batch med kort fra Eurocircuits. I dagens leveranse lå blant annet NixieDriver 1.0-kortet. Det er foreløpig rimelig utestet. Har i kveld kun rukket å montere komponentene, samt verifisert at det lar seg programmere. Som tidligere nevnt, så drives av en god gammel AtMega8515, men hvis du er Arduino-frelst, så er det forsåvidt bare å hive inn to rekker med headere istedet for IC-sokkelen, og vips så har man NixieDriver for Arduino også (litt kabling må dog påregnes…)

Av I/O, så er det en port for UART, slik at du kan kontrollere kortet fra en annen dings hvis du ønsker det. I den samme porten, så kan du også droppe inn en RF-modul for å ha en trådløs link til kortet. Har lagt opp kortet til å kunne brukes til klokker med opp til 6 siffer (+evt en dekatron) i displayet.

Når jeg er ferdig med å finne de feilene jeg vet jeg høyst sannsynlig har hatt det for travelt med å luke ut i designet (pleier å stabilisere seg etter et par revisjoner), så tenker jeg vi lager kort for strømforsyninga også.  Deretter blir det vel å flogge stasen til de som måtte være interessert på NEONIXIE-L.

The Clockmaker – del 5a (vi starter PCB-pressa)

By |July 12th, 2010|Concrete Clock|

Klokka har stått litt stille i ferien, men siden dagen i dag var helt eksepsjonelt kjedelig, så var det på tide å sette litt praksis ut i teori og konvertere prototypen til noe som ligner på et design.

Det du ser på bildet er da den ferdig routede driverkretsen for klokka. Jeg har valgt å utvide litt slik at den kan drive opp til 6 nixies i tillegg til en dekatron.  Jeg har forsøkt å lage kortet fleksibelt, slik at en slipper unna med å droppe inn de komponentene en trenger.

  • Basiskonfigurasjonen er en AtMega8515 + powerdel og ISP-connector for programmering.
  • En kan velge å droppe inn en 7.3728 MHz krystall for å unngå drift.
  • For hver nixie en ønsker å drive, så plugger inn en 74141/K155ID + korresponderende I/O-sokkel
  • Kortet har støtte for å drive en OG-4 dekatron. En dropper da inn 3 mosfets og 3 resistorer.
  • Videre så har jeg integrert den med de superbillige 434MHz 2400/4800 baud Rx-modulen de selger på Sparkfun. Hvis du plugger en slik inn i sokkelen på kortet, så har du direktetilgang til UARTen med en korresponderende sender. Med en slik på plass, så kan klokka synkes fra en hvilken som helst kilde. Enten kan en hekte på en sender som en styrer via serieporten på en PC, eller en kan lage en liten ethernetbro som en plugger rett inn i hjemmerouteren sin.
  • Ved å bytte ut AVR’en med noen headere, så burde det være mulig å hekte kortet på en Arduino via en egen flatkabel. (Er jo enkelte som foretrekker denne av en eller annen grunn)

Oppførselen er kun bestemt av softwaren her, så jeg ser for meg at dette kan funke som en rimelig billig generisk Nixie-driver. Det eneste en trenger for å programmere kortet selv er AvrStudio (gratis), samt en billig AVR-programmerer (et par hundredelapper).

Klok av skade, så tenker jeg at jeg setter av en dag eller to til for å verifisere layouten før jeg sender den til trykking. Kommer også til å lage et tilsvarende kort for powerdelen til Nixiene og dekatronen.

How to drive a dekatron – the easy way

By |July 2nd, 2010|Concrete Clock, Electronics|

I have been tinkering with a Nixie clock project for some time now. My clock uses four Reflector/Sovtek IN-1 tubes to display HH:MM and an OG-4 as a seconds indicator.

I have probably spent half my time on this project trying to figure out how to drive the dekatron tube from a microcontroller. The datasheets for these devices usually contain example circuits that shows how to count analog pulses. Almost every dekatron tutorial and spinner circuits that I have come across on the internet uses  50/60Hz AC voltage to make it spin.

If you want to control the rate of spin, you either have to generate a frequency controlled analog signal and use the phase shifting circuit in the datasheet, or you can control the pins individually with high voltage transistors, that in turn can be controlled from a microcontroller. Once you understand the operaring principles of a dekatron and how the ionization can jump from pin to pin, the rest is pretty straight forward.

All you have to do to control an OG-4 from your favourite microcontroller is:

1) Connect pin 1 to ground via a 51K resistor.

2) Connect pin 3 to a 450V’ish power supply (It is a really, really good idea to use a current limited isolated power supply if you plan to play around with these voltages. I acidentally “painted” part of my desk with vapourised copper after a small mishap involving the capacitors in the voltage doubler, sloppy soldering and an accidental short to the mains.)

3) You then use high voltage transistors to ground pins 4,6 & 8 in the correct sequence. (I have mapped these to port pins PA2-0 in the example below.) These transisitors can then be controlled by an output port on your microcontroler. To make the ionization jump from pin to pin, you have to keep two pins grounded at all times. I suspect that you also have to take the frequency limit of the dekatron into account regarding how fast you can move the ionized area from pin to pin. I’ve used IRF740 mosfets in this example. I run them at approx 6% above the the drain-source breakdown voltage. They should literally be smokin’, but they seem to be able to cope anyway.

June 2010

The Clockmaker – del 4 (proceeding with caution)

By |June 6th, 2010|Concrete Clock|

Nå begynner det å bli virkelig morro !

Vi bringer et lite bilde fra prosjektarkivet, samt en håndkolorert videosnutt som viser en del av selvtesten ved boot, samt at den faktisk oppfører seg som ei klokke.

Har forøvrig sluttet med vernebriller, men er fremdeles litt “sjekklisteorientert” når jeg tester denne klokka. Det eneste jeg trenger å gjøre for å få samtlige IC’er til å gå belly-up er å blingse med en mm på feil sted med måleprobene hvis strømmen er på.

Next up: Wireless NTP synk.

The Clockmaker – del 3d (Integrasjon og bittelittegrann feature creep)

By |June 3rd, 2010|Concrete Clock|

For en gangs skyld, så ser det ut til at noe ikke spontant har omdannet seg til en dommedagsmaskin kun fordi jeg har tafset på det. Den nye strømforsyninga ser faktisk ut til å virke – og virk er noe vi er glad i.

Dekatronen var klin dau og måtte skiftes ut, men resten av rørene hadde berget.

Nå må jeg luke bort litt døde IC’er og få liv i logikken igjen. Må også finne en elegant måte å stille klokka, eller holde den i synk med en annen master. Folk flest bruker 50/60Hz’en som klokkereferanse, men Ståle D kom med et glitrende forslag om å bruke NTP for å holde klokka i synk (Må isåfall bli via en trådløs link, da jeg tviler på at NGT blir spesielt happy hvis jeg ved et uhell skulle svi av en av switchene deres). Har ihvertfall handlet inn en neve med fryktelig billige RF-moduler (maks 4800baud), samt noen litt friskere XBee’er for å leke med.

Etterhvert som ting begynner å henge sånn tålelig sammen, så får jeg dra fram Target og Elektra igjen for å få designet litt proffere kretskort.

The Clockmaker – del 3c (Switchmode er for puddinger !)

By |June 2nd, 2010|Concrete Clock|

Da har vi vasket sot vekk fra pulten, samt pusset vernebrillene. Ny strømforsyning til “Der Unterclock” er i ferd med å forlate testbenken.

Jeg har ennå ikke helt bestemt meg for om den er dobbelt så stort som den trenger å være. Jeg håper det, men må regne litt for å være sikker. Trafoblokkene gjør den tung, og den veier inn på ca 900g, selv om den er rimelig kompakt.

Det har uansett et par fordeler som den forrige ikke hadde.

1) Høyspentdelen er totalt isolert fra 220V’en. 2) Utgangene er jordet. 3) Den er stabilisert (tør likevel ikke måle ripple med scopet pga spenningsnivåene) 4) Den eksploderer ikke i en sky av kobberplasma når du slår den på – den blir faktisk ikke engang varm når den belastes. Har også montert bleedere på alle høyspentkondensatorene. Om du slår av strømmen og tar lunsj, så mistenker jeg at en høyspentelektrolytt fremdeles er i stand til å fikse hikken din hvis du uforvarende kommer borti noe når du kommer tilbake.

Nedsiden er at den sannsynligvis vil kreve sin egen boks hvis jeg ikke redesigner basen, slik at den får plass inni. Vi overlater det endelige ordet til redaksjonens estetiske blikk.  Får vel kanskje hive inn et par kjappe sikringer for å gjøre den helt stueren.

May 2010

The Clockmaker – del 3b (Lorentz has just left the building / the discovery of a failure mode totally unknown to science…)

By |May 17th, 2010|Concrete Clock|

Har hatt riktig så god progresjon på nixie-klokka de siste dagene. Jeg fikk i går samlet mikrokontroller, driverkretser og power-supply på et og samme kretskort. Alle rørene er også montert. Tenkte å ta sjarmøretappen i kveld. Eneste som sto igjen var litt “brains”, samt å hekte på poweret til dekatronen.

For de som måtte ha glemt det, så drives da dekatroner med ca 500V – og det var her jeg i min visdom valgte å være litt ekstra knipen mht investeringene.

Jeg har innført strenge testrutiner i heimen for hardware som opererer på spenninger over TTL-nivåer. D.v.s. jeg stapper normalt den ene hånda ned i lomma og drar på meg vernebriller før jeg kniper igjen øynene og napper lett i frankensteinbryteren på veggen – mens jeg håper på medvind og gudenes velsignelse.

I kveld så valgte jeg da av uforklarlige årsaker å istedet følge testrutiner for software. D.v.s. a) produksjonssette, b) brannslukke, c) vurdere skadeomfang / sannsynlighet for søksmål, og d) forsøke å se mest mulig uskyldig ut, samtidig som jeg peker i en vilkårlig retning.

Jeg tok da hovedsikringen – igjen. I kid you not !

Forløpet denne gangen var omtrent som normalt..

1) Jeg loffer ned i kjellern og mumler noe om et eller annet prosjekt.

2) Det smeller noe jævlig.

3) Det blir helt mørkt i hele huset.

4) Madammen roper navnet mitt (syntes jeg øynet et lite håp i stemmen om at jeg ikke skulle svare, men jeg kan ikke være helt sikker pga sterk øresus etter at det smalt)

Etter bildene å dømme, så har jeg ikke bare funnet en ny måte å drepe IC’er på. Jeg har klart å bygge en railgun vha 4 russiske IC’er, en atmelkontroller og et par kodensatorer jeg skal sjekke spekken på en gang til (rimelig sikker på at jeg ikke tok dem fra skuffa med merket “DeLorean Flux Capacitors” (Obeservante lesere vil legge merke til en distinkt “Back To The Future”-look på svimerkene)).

Hvis en ser litt nøyere på bildet, så er det lett å identifisere området der noe gikk fryktelig galt.  Den lange streken bort til batteripakken er litt vanskeligere å forklare. Den må ha blitt dannet av noe som var fryktelig varmt, og som var innmari bestemt på å flytte seg fryktelig fort i akkurat den retningen. Tror vi kan være rimelig sikre på at Lorentz hadde en finger med i spillet her. (Tror du forøvrig mannen gidder å dukke opp når du _ønsker_ å bygge railgun ?)

Vi kommer tilbake med updates når skilletrafoen og den nye strømskinna mi har ankommet. Kun kortslutningssikre og isolerte strømforsyninger på meg heretter. Er for gammel til å kaste bort tid på venterommet på akutten. Been there, Done that.

The Clockmaker – del 3a (aka “Really scary power supplies with funny failure modes”)

By |May 8th, 2010|Concrete Clock|

Klokka må ha strøm, og rørene krever mildt sagt udda speninger. Istedet for å fortsette å dille rundt med overdesignede batteridrevne switchmode-greier, så valgte jeg heller å prototype litt. Jeg har nå kommet opp med et design – som jeg tror har potensiale til å få Nemko til å utstede en fatwa på meg .

Det har kun 14 komponenter og kan levere 5V, 180V og 440V ut. Det har ingen stor og kostbar transformator, men på grunn av dette er det også totalt uisolert fra nettet. Jeg mistenker også at det kan levere adskillig friskere spenninger ut hvis en av zener-diodene finner på å ryke på “feil” måte. Det er riktignok strømbegrenset, men bør likevel kanskje støpes inn i epoxy el.l. for å gjøre det litt mer skummelt.