Dit is een digitale 24-uurs dochter klok met analoge uitlezing, door mij gemaakt met relais. Zoiets had ik willen bouwen toen ik als klein Aartje met relais en draadjes prutste, maar ik wist niet hoe het moest en er was nog geen internet. Vorig jaar kwam ik echter een interessante tweedeler opgebouwd met twee relais tegen. Dit was de inspiratie om eens nostalgisch te gaan knutselen.
De klok is in werking te zien op de AartTube.
Een animated GIF van de test van de twee-deler.
Ontwerpen voor digitale delers met relais zijn er inmiddels in meerdere varianten, die allemaal zo hun slimmigheden en beperkingen hebben. De schakeling welke mij inspireerde (link naar de pdf) maakt gebruik van het feit dat twee relais in serie aan kunnen trekken. Hij is niet gevoelig voor de puls duur en gebruikt ook geen serieweerstanden en grote condensatoren, wat ik in de context minder elegant vind.
Schema overgenomen uit bovenstaande: “A 4-Bit Counter Using Relays”, Peter Hiscocks, 2001.
De gebruikte onderdelen komen overal en nergens vandaan. De Siemens relais, de voeten, het draad, een doosje fraaie 4,99 kΩ 1% weerstanden van Ti en de ontmantelde T6.5 lampjes komen uit verschillende erfenissen van andere knutselaars. Vooral het schoon en in orde maken van de uit-gesoldeerde relais voeten was veel (priegel) werk. Voor dit soort grofstoffelijke elektronica werkt ouderwetse gaatjesprint zonder koper het best.
De schakeling bestaat uit een ingang-relais als interface naar het klokkennet in huis, dat een bipolaire minuut puls voert, gevolgd door de minuten- en de uren delers.
Op elke deler zijn twee contacten over, deze zijn gebruikt voor het bij de juiste stand (59 minuten, 23 uur) resetten van de deler en voor de uitlezing. De uitlezing bestaat uit twee R2R DAC’s en metertjes. De analoge referentie is een 10 V zener diode, de meters zijn van Philips en hebben een gevoeligheid van 100 µA volle schaal.
De lampjes zijn aangesloten via 1N4004 diodes, ooit op rol gekregen van een vorige werkgever, zodat ze centraal schakelbaar zijn. Inschakelen van de lampjes maakt het geheel overigens flink trager omdat deze in serie op moeten gloeien: Zonder lampjes wordt een paar Hz gehaald, met hooguit 2 Hz. Dit is voor de toepassing, waar maar 1 puls per minuut komt, geen probleem.
Mijn audio-achtergrond is zichtbaar in dat de stroomkringen van de delers en het analoge deel in de bedrading gescheiden zijn, wat bij stromen tot 1 A niet helemaal irrelevant is. De klok verbruikt een beschaafde 5 W met de lampjes uit, 20 W met de lampjes aan, bij 24 V.
Ik heb geen schema getekend en ben direct begonnen met het bouwen en testen van de eerste tweedeler. Zo onvoorbereid bouwen en tegelijk experimenteren is een fijne afwisseling. Het moest niet op werk lijken. Dit maakte wel dat een paar zaken niet handig gekozen zijn, zo blijkt lampje uit een logische “1” op de uitlezing en zullen de nog te maken wijzerplaten wat vreemd moeten worden, met een dood stuk tussen 23 en 31 ( = 0 ) uur en de 59 – 00 minuten uur-overgang in het midden van de schaal. Maar dat geeft karakter 🙂
Zoals de schrijver van de PDF al aangeeft is een deler een belangrijk onderdeel van een complete relais computer. Die zal ik echter niet bouwen. Dat heeft Willem van der Poel al gedaan met zijn Testudo, en wel in een tijd dat dit technisch nog een belangrijke prestatie was. Het lijkt mij leuk zijn ontwerp eens te bestuderen. Hoewel er veel over de geschiedenis te vinden is, is er weinig informatie over de logische werking van deze machine te vinden.