Hoe customized signaal over 24 V DC voor aansturing klok

[_Christiaan_]

Beste mensen,

Ongeveer een jaar geleden heb ik een bepaalde klok op de kop getikt. Ik heb nog niet zoveel tijd gehad om hem aan de praat te krijgen maar om de zoveel tijd begint het weer te kriebelen. Het gaat om onderstaand model:



De klok loopt op 24 volt en krijgt de aansturing over de voedingslijn.

Ik heb tot nu toe niet op voorhand exact kunnen uitzoeken welk protocol hij gebruikt. Heb al gemaild naar de maker en naar degene van wie ik hem heb, maar ben niks wijzer. De volgende protocollen zijn mogelijk gebleken:
• Impuls (elke minuut/seconde een 'tik')
• IRIG-B
• DCF77 (door de kabel, niet door de lucht). Heet ook wel 'timecode'.
• RS422
• Andere, niet-gestandaardiseerde protocollen

Ik heb bepaalde aanwijzingen dat de klok meest waarschijnlijk op timecode werkt. Dit betekent dat er DCF77 op de voedingslijn moet worden meegestuurd. Elke seconde bevat 1 bit. 100ms (0) of 200ms (1) laag niveau, volgens DCF77 protocol, maar dan geïnverteerd.

Mijn plan is om met een oude laptop signalen over de parallelle poort te genereren, zodat ik meerdere protocollen kan uitproberen totdat de klok tot leven komt en een tijd kan aangeven.

Mijn vraag:

hoe stuur ik een signaal met een laptop over de voedingsspanning van 24 volt?

Kan ik ten eerste de signalen programmeren met mn laptop. Ten tweede, moet ik dan e.e.a. klussen met optocouplers, solid state relays oid om het signaal van de laptop over te brengen op de voedingslijn.

Ter info, de klok verbruikt ongeveer 100 mA en loopt op 24 volt. Ik wil dus een signaal genereren, dat er ongeveer als volgt uitziet (beetje slordig getekend):

[Bartjezz]

Met een solid-state relais zou je al een heel eind moeten komen. Als de klok meet hoeveel milliseconde er tussen de pulsen zit, lijkt me dit de gemakkelijkste oplossing. Eventueel proberen met een relaistje dat je hebt liggen ofzo?

[_Christiaan_]

Het probleem is dat ik geen fatsoenlijk DC solid state relais kan vinden. Waarschijnlijk moet ik met PhotoMOS aan de slag. Ik heb bijvoorbeeld deze gevonden, volgens mij zou die goed moeten zijn.

De paralelle poort werkt volgens mij op 5 V en de typical voltage dropout bij die PhotoMOS is 1.25 V en een typical amperage van 1.2mA, dus volgens mijn berekening moet ik dan een weerstand ertussen zetten van (5-1,25)/0,0012 = 3125 ohm. Dus ongeveer 3 kilo ohm moet wel goed zijn toch?

[real[B]art]

Mijn eerste gedachte: een DCF77 ontvanger (bijvoorbeeld deze van Conrad voor € 10) aan een digitale ingang van een microcontroller. Vervolgens een transistor aan een uitgang van de microcontroller om de voeding van de klok te schakelen. Tenslotte nog wat C in elkaar draaien (output = input, that's about it ), en je hebt een mijns inziens veel elegantere oplossing dan een laptop.

[ Voor 4% gewijzigd door real[B]art op 03-03-2013 22:51 ]

[_Christiaan_]

Daar heb ik inderdaad ook aan gedacht, maar het 'probleem' is dat ik daarmee niet verschillende protocollen kan uitproberen. Ik weet namelijk nog niet 100% zeker of het echt DCF77 is, danwel aangepast, danwel een heel ander protocol.

[real[B]art]

Goed punt, dat is inderdaad wel fijn om eerst zeker te weten

[SA007]

Zou dit maken met de volgende aanpassingen:
De 100 linksonder vervangen voor 1000 Ohm.
De 50 Ohm PTC weghalen.

Dan heb je op de PNP output de +24V van je klok en kan je op de 0.4-2.4V ingang je printerpoort hangen.
Doordat je daar 1000Ohm van maakt kan het prima met de 5V van je printerpoort.

Beide transistors zijn niet heel boeiend, de NPN (onderste) kan elke general purpose zijn, zoals een BC547.
De bovenste moet minimaal 100mA aankunnen, maar verder ook gewoon een generieke PNP.

Ditzelfde schema kan je als het DCF blijkt te zijn waarschijnlijk 1 op 1 aan een DCF ontvanger gooien.

[_Christiaan_]

Kan ik niet simpelweg 1 transistor gebruiken? Dit heeft als voordeel dat het wat sneller schakelt dan een optocoupler (mocht het nodig zijn).

Bij bovenstaand schema snap ik niet waarom er gebruik wordt gemaakt van 2 transistors. Ik snap ook niet hoe de collector van de linker transistor de base van de rechter transistor aan kan sturen... Ik zou zeggen dat enkel de linker transistor voldoende zou moeten zijn?

[SA007]

Owja, je kan natuurlijk ook de - van de 24V schakelen, dan heb je aan alleen de NPN genoeg inderdaad.

Ik zie verder geen reden om optocouplers te gebruiken, maar ook geen reden waarom deze te traag zouden zijn, beetje optocoupler haalt een paar kilohertz wel hoor.

[_Christiaan_]

Ik ben nog geen optocouplers tegengekomen die aan mijn specificaties voldoen (24 volt schakelen en ongeveer 200 mA). Ik ben wel photoMOS tegengekomen, maar die heeft 2 ms nodig om in te schakelen.

Ik ben echt newbie op dit gebied dus correct me if i'm wrong...

[real[B]art]

_Christiaan_ schreef op woensdag 06 maart 2013 @ 16:39:
Ik ben nog geen optocouplers tegengekomen die aan mijn specificaties voldoen (24 volt schakelen en ongeveer 200 mA). Ik ben wel photoMOS tegengekomen, maar die heeft 2 ms nodig om in te schakelen.

Maar voor DCF77 heb je pulsen nodig van 100ms (0) en 200ms (1). Dus dan is 2ms afwijking of vertraging toch helemaal niet zo erg?

[SA007]

Om een hogere stroom te schakelen kan je er ook prima een darlington van maken.
Je hangt dan een extra transistor over de optocoupler om het signaal te versterken, dan kan je met gemak de ampere's in.

[_Christiaan_]

Ik heb inmiddels een bestelling geplaatst zodat ik binnenkort het protocol kan uitproberen op de klok. De laptop met LPT poort en visual basic is al klaar gemaakt voor gebruik.

Ik heb een PhotoMOS besteld met bijpassende weerstanden en nog een hoop diodes. Daarbij heb ik wat transistors besteld, voor het geval DCF77 niet werkt en het sneller moet dan ongeveer 500 baud. Ik werk echter liever met de photoMOS omdat dit wat veiliger is voor de poort, mocht het onverhoopt misgaan.

Daarbij nog wat draadweerstanden, voor het geval het lage signaal niet 0 volt is maar een ander voltage.

Enfin, we gaan het zien, hopelijk werkt het meteen met de photoMOS.

[Flake]

Weet je zeker dat jouw interpretatie van die waveform wel goed is? Het genereren van zo'n signaal is niet echt lastig te noemen maar het meesturen van signalen/data boven voeding gaat vrijwel altijd door een vorm van modulatie op het signaal toe te passen en dat als ac-component mee te sturen over supply. met het signaal wat je voorstelt hak je juist je dc-component aan gort. als die klok volledig mechanisch is en die pulsen gebruikt om telkens door te tellen kan het nog wel, maar zeker als er digitale logica in zit is zo'n constructie wel een erg bizar ontwerp. Vandaar dat ik mijn twijfels heb of jouw info wel klopt

[ Voor 5% gewijzigd door Flake op 09-03-2013 11:24 ]

[_Christiaan_]

Nee, ik weet niet zeker of die waveform klopt. Met name het lage signaal weet ik niet hoe die eruit ziet. Die zou ook weleens -24v kunnen zijn of 20v oid. Daarvoor heb ik wat extra componenten gekocht om ook dat te kunnen maken.

Hoe zou volgens jou die waveform eruit moeten zien? Ik weet niet precies wat je bedoelt met "modulatie op het signaal als AC component meesturen over de supply".

[Flake]

In wiskundige termen, neem een sinus als datasignaal met een evenwichtsstand op 24V. Die 24V is dan je gelijkspanning voor voeding, met een flinke spoel filter je die sinus eruit en als je alleen die sinus wil hebben kun je met een condensator de gelijkspanning eruit halen. Dan laat ik het modulatieverhaaltje even buiten beschouwing maar dat is wel het idee. Die 24V blijft untouched, want dat is je voedingsspanning. In jouw waveform juist niet want die hak je aan gort, en voor voedingsspanning is dat een raar systeem.

[Simba]

Heb je misschien een foto van de aansluitingen.
Er zijn nog meer Tijdcode protocollen, bv:
Wordclock
of LTC.

[Flake]

Ik ben meer benieuwd wat er gebeurt als je er 24V op zet. Maak m eens open en maak eens een foto?

[_Christiaan_]

Flake schreef op maandag 11 maart 2013 @ 08:48:
In wiskundige termen, neem een sinus als datasignaal met een evenwichtsstand op 24V. Die 24V is dan je gelijkspanning voor voeding, met een flinke spoel filter je die sinus eruit en als je alleen die sinus wil hebben kun je met een condensator de gelijkspanning eruit halen. Dan laat ik het modulatieverhaaltje even buiten beschouwing maar dat is wel het idee. Die 24V blijft untouched, want dat is je voedingsspanning. In jouw waveform juist niet want die hak je aan gort, en voor voedingsspanning is dat een raar systeem.

Bedankt, eigenlijk was ik al heel lang op zoek naar dit antwoord.

Flake schreef op maandag 11 maart 2013 @ 19:13:
Ik ben meer benieuwd wat er gebeurt als je er 24V op zet. Maak m eens open en maak eens een foto?

Heb ik al weleens gedaan. LEDje gaat branden en alle flipdots draaien permanent om (m.a.w. de hele klok wordt wit), onafhankelijk van de polariteit. De polariteit maakt niet uit. Als ik het losse jumpertje in het midden zet (zie de 4e foto van onder) dan raakt de klok in een soort testmodus waarbij hij wit en zwart heel de tijd gaat afwisselen. Bij een andere instelling blijft de klok ofwel geheel zwart of hij wordt permanent wit.

Wat ik ook heb geprobeerd: met de hand af en toe het 24 volt contact onderbreken (ik dacht zo misschien met de hand het DCF signaal te kunnen maken, wat uiteraard niet is gelukt ). De klok weet echter wel raad met een 'haperend contact' en blijft wit, tenzij ik het echt te bont maak en te lang het contact onderbreek.

Op de foto's is een 230 volt aansluiting te zien, maar in de behuizing is daar niks op aangesloten. Ik vermoed dat het een optie was voor verlichting in de klok oid.

Ik heb al eerder een topic op GoT over de klok zelf gemaakt, maar ik zal hieronder alle foto's nog eens op een rij zetten. Op Circuits online loopt ook al een topicje.

Oude foto's:


















(clickable)






(clickable)




Nieuwe foto's, die wat overzichtelijker zijn dan de oude. Alle foto's clickable:

Overzicht hele board (clickable):


Linker onderhoek (clickable):


Linker bovenhoek (clickable):


Rechter onderhoek (clickable):


Rechter onderhoek (van de andere kant geschoten) (clickable):


Rechter bovenhoek (clickable):


Rechter bovenhoek (vanaf de andere kant geschoten) (clickable):


Overigens heb ik een vermoeden dat de klok op DCF timecode werkt, omdat ik de andere protocols op de site van Westerstrand met redelijke zekerheid uit kan sluiten. Ik heb gehoord dat de klok wellicht ergens in de jaren 90 is gemaakt (bepaald aan de hand van de chips in de foto's), maar het gebruikte protocol kan veel ouder zijn omdat de klok ws moest samenwerken met oudere klokken. Onderaan het bordje is te lezen "84-11-30 A-rev", wat wellicht duidt dat het ontwerp van 1984 is. Dit model hangt ook al sinds decennia op Schiphol.

Aangezien de klok met beide polariteiten overweg kan, zou het lage signaal ook weleens -24 volt kunnen zijn, waardoor de DC spanning niet 'gechopt' wordt. Anyway, deze week zouden de nodige onderdelen binnen moeten druppelen om het signaal te maken, waardoor verdere speculatie over het protocol eigenlijk onnodig is

[Sine]

Kijk .. je bent er nog mee bezig, signalen generen is niet zo moeilijk ... zoals op co ook al verteld werd, als het ding als slave aan een moederklok systeem heeft gehangen kan het inderdaad best een 24V puls zijn ... die van polariteit verwisseld (!) dus een SSR kan wel eens niet genoeg zijn, in dat geval heb je namelijk een H-brug nodig.

Dan kunnen afhankelijk van wat voor systeem ze gebruikt hebben het ook nog signalen van verschillende timing zijn, 1 puls per minuut, een puls per halve minuut, een puls per 6 seconden. Kwestie van proberen als je er zo niet achter kunt komen.

[ Voor 4% gewijzigd door Sine op 12-03-2013 00:09 ]

[_Christiaan_]

Ik heb een dubbele SSR... Volgens mij moet het polariseren daarmee lukken.

[Damic]

Ha die klok op CO. Ik dacht ik ken dat precies en ha Sine is is hier ook.

[Flake]

Na het zien van die foto's kunnen die pulsen ineens goed mogelijk zijn. Als je dat over supply doet dan kan dat alleen werken als je iets hebt wat die leegtes opvangt en laat er nou net een gigantische condensator in dat ding zitten. Dat had ik niet verwacht.

Maargoed, neemt niet weg dat die communicatie nog steeds een raadsel is. Op CO zag ik iemand met een klokmaster, ik zou es testen of deze klok ook op die master werkt voordat je iets zelf bouwt. Schema erbij of snapshot nemen met een scope en dan heb je iets waar je mee vooruit kunt. Reverse engineering op digitale systemen is een hels karwei als je weinig informatie hebt.

[ Voor 7% gewijzigd door Flake op 12-03-2013 11:42 ]

[_Christiaan_]

Zojuist de boel in elkaar gezet en uitgeprobeerd.

De binaire nul is nu 0.9 seconde +24 volt en 0.1 seconde 0 volt. De binaire één is 0.8 seconde +24 volt en 0.2 seconde 0 volt. Maar de klok gaat helaas niet lopen Het circuitje met de photoMOS doet het wel goed gelukkig.

Volgende keer ga ik een -24 volt signaal als laag uitproberen. Maar dan moet ik weer even wat klussen

[AlexanderB]

lijkt mij dat er meer moet zijn he.. niet alleen een heartbeat, maar een (digitaal) signaal wat de huidige tijd doorgeeft...

[ThinkPad]

Hoe is dit afgelopen eigenlijk?

[_Christiaan_]

Ik heb de klok weggelegd in de kast.

Ik heb wat dingen uitgeprobeerd maar hij is niks gaan doen. Het kan misschien liggen aan inaccuracies in de timings van het VB programma, maar ik weet het niet zeker.

Ik heb ook nog geprobeerd om aan een master clock te komen maar zonder succes.

[DJSmiley]

Is dat ding geen stationsklok?

Mn broertje heeft ooit geloof ik zo'n ding aan de gang geslingerd via een schema uit de Elektuur:

http://www.elektor.nl/art...-dcf-signaal.992802.lynkx

[kELAL]

Ah, daar hebben we spuit 11, die niet eens de moeite heeft genomen de thread te lezen, ook weer.
En ook nog ergens mod is. Ga je schamen!

DJSmiley schreef op zondag 29 december 2013 @ 14:28:
Is dat ding geen stationsklok?

NEE!

TL;DR: De klok in kwestie heeft op Schiphol gehangen en het betreft een gevalletje maatwerk; een van de eisen was dat het ding in geen geval een onjuiste tijd aan mocht geven. (Dus of de juiste tijd of blanco)

---

Iets constructiever dan maar:

Er zit een CDP1854 op de print; een hardware UART. Die zal er toch echt niet voor niets op zitten...

Als je eens gaat kijken of de spanning op pin 20 (van IC14) verandert bij het kort onderbreken resp. het ompolen van de voedingsspanning, dan weet je al iets meer!
Is dat het geval? Dan is het toch een of ander serieel (als in: zoals uit zo'n 'ouderwetse' COM-port komt) protocol waarbij, vanwege de betrouwbaarheidseis, vast ook nog wel een of andere checksum bij zit.
Zie dat maar eens uit te vogelen

Hoe ik zoiets zou aanpakken:

Omdat zonder documentatie, bijbehorende moederklok of reverse-engineeren van de firmware het me vrijwel onmogelijk lijkt om de boel in originele staat te laten werken, zou ik de vier grote IC's uit hun sockets trekken en in een mooi ESD-veilig doosje stoppen, die dan ergens in de behuizing vastgeplakt wordt - zo kan je 'm nog altijd in originele staat terugbrengen.
Van de EPROM zou ik wel eerst een dump maken - niet dat ik ook maar iets van de firmware snap, maar puur om te kijken of ik de bitmaps van de cijfers kan vinden - zien die er nog wel orgineel uit.
En tenslotte een printje maken, die in de CPU socket past met daarop een moderne microcontroller (waarmee ik wel overweg kan) en een DCF ontvanger / RTC. De aansturing van het display zelf lijkt me namelijk een stuk makkelijker uit te vogelen: allemaal standaard 40xx en 74xx logica-IC's.

[_Christiaan_]

Ik heb het elektor document + programma even gedownload, en ook naar de bijdrage gekeken van kELAL. Maar aangezien ik nihil kennis heb dit soort dingen en nihil middelen, ga ik er gewoon niet aan beginnen. Ik heb momenteel ook een afstudeeropdracht aan mn hoofd dus ik heb er op dit moment ook geen tijd voor.

Ik ga hem niet weggooien of wegdoen; misschien dat ik in de toekomst er wel wat mee kan, je weet maar nooit.