Projekt BZ10 & Nixie-Anzeige = Steampunk-Shottimer

Moin liebes Kaffee-Forum!

Ich möchte endlich eine Idee umsetzen, die mir schon länger im Kopf rumschwebt:
Meine BZ10 soll eine Anzeige für Kessel- sowie Brühkopftemperatur sowie aktuelle Zeit des Bezugs bekommen, allerdings mit sog. Nixie-Röhren.
Was sind Nixies? Das hier:

Mehr Bilder: Google-Bildersuche bzw. Übersicht bei Dieter oder bei Arduinix.

Mit meinen miserablen Gimp-Künsten habe ich mal versucht die geplante Umsetzung ein wenig zu visualisieren:

Es soll zwei Anzeigebereiche geben. Links können Kessel- und Brühkopftemperaturen, rechts die Bezugszeit oder die Zeit seit dem Einschalten angezeigt werden. Die Statusleuchten in der Mitte zeigen die Aktivierung der Heizung sowie den Betrieb der Anzeigeeinheit (ein- bzw. ausgeschaltet) an. Davor noch ein paar Knöpfe um die Anzeigemodi auf den jeweiligen Seiten zu wechseln (z.B. Kesseltemperatur, Brühkopftemperatur oder beide im Wechsel).
Die Installation soll minimalinvasiv geschehen, d.h. außer der Anbringung von ein paar Sensoren, möchte ich die Maschine so wenig wie möglich modifizieren. Beispielsweise wird die Spannungsversorgung aus einem externen 12V-Steckernetzteil erfolgen.
Wenn alles klappt, werde ich sowohl Hardware als auch Software quelloffen zur Verfügung stellen.

Warum schreibe ich das hier?
Ich möchte eine Diskussion starten und bin gleichzeitig auf der Suche nach Verbesserungsvorschlägen oder Erweiterungsideen.

Über jedwede Rückmeldung würde ich mich sehr freuen!
-- Daniel

 

So, zwei Wochen sind vergangen und es ist eine Menge passiert!
Ich habe mir überlegt die Anzahl der Nixies doch noch ein wenig zu erhöhen und auf eine der mittigen Glimmlampen zu verzichten.
Die neue Anordnung soll in etwa so aussehen (Z = Ziffer, E = Einheit, G = Glimmlampe):
|Z||Z||Z||Z||E| |G| |Z||Z||Z||Z||E|
bzw. hier als Vorschau mit Gimp erstellt:


Diese Anordnung hat folgende Vorteile:
- auch Kesseltemperatur auf 0,1 °C genau anzeigbar
- Uhrzeit kann direkt angezeigt werden
- Zeit seit Einschalten bequem in Minuten und Stunden anzeigbar
- ob die Heizung läuft, sieht man weiterhin an der mittig angebrachten Glimmlampe

Umsetzungsdetails

• Uhrzeit
  Die Uhrzeit wird mit einer Echtzeituhr (RTC) mit Batterie-Backup verwaltet. Wahrscheinlich wird es die PCF85263A oder eine PCF8523 von NXP, bin mir aber noch nicht sicher. Dadurch bleibt die Zeiteinstellung auch nach dem Abschalten der Anzeigeeinheit erhalten und der Code für den Microcontroller wird entschlackt.
• Erkennung Heizung läuft/Bezug läuft
  Nicht ganz so einfach. Man könnte mit Hilfe von Optokopplern etc. arbeiten, aber da ich die Elektrik nicht verändern und somit berührungslos messen möchte, fällt das flach. Es gibt aber die schöne Möglichkeit über sog. Stromwandler einen Strom proportional zum gemessenen Strom zu erzeugen den man dann mit Hilfe eines einfachen Lastwiderstands in eine vom Mikrocontroller wahrnehmbare Spannung überführen kann. Diese Stromwandler muss man allerdings, um die zu messende Ader bekommen. Nach längerer Suche bin ich da auf die Bauteile SCT-006 (http://yhdc.en.alibaba.com/product/60203447619-218696501/Manufacturer_of_SCT006_current_sensor.html) bzw. SCT-013 (http://www.seeedstudio.com/depot/Noninvasive-AC-Current-Sensor-100A-max-p-547.html) von YHDC gestoßen. Nicht ganz billig, aber exakt das was ich gesucht habe. Beim Einbau werden diese einfach aufgeklappt, um den zu messenden Leiter gelegt und geschlossen.
• Temperatursensoren
  Hier werden wohl die guten und günstigen DS18B220 zum Einsatz kommen. Vorteilhaft sind hier der geringe Beschaltungsaufwand und der günstige Preis.
• Nixie-Röhren
  Zur Anzeige werde ich Nixies vom Typ IN-14 (http://www.tube-tester.com/sites/nixie/data/in-14/in-14.htm) für die Ziffern und IN-19A (http://www.tube-tester.com/sites/nixie/data/IN-19A/in-19a.htm) bzw. IN-19B für die Einheiten verwenden. Mit ca. 18 mm Zeichenhöhe nicht die größten Nixies, aber noch gut bezahlbar.
• Hochspannungsquelle & Nixie-Ansteuerung
  Um die Nixie-Röhren zum Glimmen zu bringen, benötigt man ca. 170 V. Diese werden mit der hervorragenden Schaltung von Michael Gray (http://ad7zj.net/kd7lmo/ground_nixie_clock_hardware.html) bzw. Nick de Smith (http://desmith.net/NMdS/Electronics/NixiePSU.html) erzeugt. Die Ansteuerung werde ich ebenfalls mit ICs vom Typ HV5522 vornehmen.

So, das wär's für's Erste! Bald gibt es wieder ein Update

 

Nach einer Ewigkeit konnte ich endlich den Schaltplan sowie das Platinenlayout fertigstellen und die Platine fertigen lassen.
Hübsch ist sie geworden:


Den Schaltplan sowie die Layoutdaten werde ich später zur Verfügung stellen.
Es geht weiter!

 

Ich habe meine bei Ebay erstanden. War ein Schnäppchen bei dem die Röhren noch verlötet waren und ich nicht wusste wieviele funktionieren würden. Die IN-14 kann man allerdings mit ca. 4-5 € pro Stück noch gut bezahlen. Die IN-19 sind sogar noch etwas günstiger zu haben.

 

Moin Phippu!

Das mit der Platzierung ist bei der BZ10 kein Problem, da die Tassen auf dem Tassenblech auf einer anderen Ebene liegen als die Tankabdeckung. Sieht man hier vielleicht ein wenig besser:


Außerdem werden die Nixies ziemlich weit hinten am Tankdeckel angebracht, so dass da mechanisch keine Beschädigung durch Tassen etc. erfolgen sollte. Falls doch, kann man die Röhre dank Stecksockel einfach rausziehen und eine neue einsetzen.

Die Tankzugänglichkeit ist tatsächlich ein Problem. Da war mein Plan die notwendigen Anschlussleitungen (Temperaturfühler Kessel, Betriebserkennung Heizung, Bezugserkennung und Spannungsversorgung 12 V) in Überlänge im Tankraum liegen zu lassen, so dass man die gesamte Abdeckung inklusive Röhren und Elektronik abnehmen und neben der Maschine platzieren kann. Wie gut diese Lösung funktionieren wird, kann ich dann allerdings erst austüfteln, wenn alles läuft und vor allen Dingen eingebaut ist. Bis dahin heißt es abwarten.
Für Verbesserungsvorschläge bin ich übrigens offen und freue mich sogar darüber!

Viele Grüße
-- Daniel

 

Nach dem Eintreffen der Bauteile und ein paar Stunden Lötarbeit, konnte ich zum ersten Mal die Hochspannungsversorgung (150 - 220 V) mit einer kleinen Glimmlampe testen. Und siehe da es funktioniert:


Die schmutzigen Stellen auf der Platine sind Flussmittelreste. Erst testen, saubermachen kann man später.
Als nächstes ist das Programm für den Microcontroller dran, denn sonst leuchtet da gar nichts.

Viele Grüße
-- Daniel

 

Moin!
Es wäre schön, wenn ich signifikante Fortschritte vermelden könnte, aber leider liegt das Projekt aktuell auf Eis (Job & Familie gehen vor).
Die ICs sind genau genommen nicht die Treiber, sondern eher Multisenken. Die Betriebsspannung liefert die Bauteilgruppe im umrandeten Bereich. Man hätte auch jeden IC durch 32-Einzeltransistoren ersetzen können, das fand ich aber irgendwie unsinnig.
Insgesamt soll alles eigentlich nahtlos in den originalen Tankdeckel wandern. Die Maße der Platine sind in allen Dimensionen darauf angepasst und einen Ersatzdeckel habe ich eigens dafür auch schon angeschafft.
Aktuell rechne ich mit einer Fertigstellung im Q3/2017 (auf jeden Fall vor dem BER!).

Fragen beantworte ich übrigens immer gern.

Viele Grüße,
Daniel

 

Setz mir keine Flöhe ins Ohr!

 

Moin Christian!

Falls Du etwas Arduino-basiertes suchst, guck mal hier: http://arduinix.com/ oder hier https://switchmodedesign.com/products/smart-nixie-tube. Damit hat bei mir übrigens alles angefangen.
An sich ist die Ansteuerung eigentlich ziemlich einfach, leider benötigt man relativ hohe Spannungen, um die "Röhre" zum Zünden zu bewegen. Streng genommen ist es auch keine wirkliche Röhre, sondern nur eine bessere Glimmlampe. Der Ablauf ist dann in etwa so:

1. Zündspannung recherchieren
2. Spannungsquelle für Zündspannung plus mind. 10 % Reserve besorgen oder bauen
3. Stromfluss im Leuchtfall recherchieren
4. Vorwiderstand berechen: Wert = (HV-Versorgungsspannung - Betriebsvorwärtsspannung Nixie)/Segmentstrom, d.h. z.B. für eine IN-14 @180V: (180 V -145 V)/2,5 mA = 14 kOhm (auf Spannungsfestigkeit des Bauteils achten)
5. Vorwiderstand zwischen Nixie-Anode und HV-Versorgungsspannung (wirkt dann für alle)
6. Zünden lassen in dem man entweder mittels IC (z.B. 74141 oder Derivate) oder via diskretem Transistor (z.B. MPSA 42) eine der zehn Kathoden mit Masse verbindet
7. Freuen, dass es leuchtet!

Falls man an der Strega wirklich nichts abgreifen kann, könntest Du Dir ja mit einem hübschen manuellen Startknopf behelfen, auch wenn das natürlich nicht so sexy ist. Am Hebel lässt sich bestimmt auch nur schwer ein Sensor integrieren. Könnte man evtl. einen Druckverlust detektieren?

Viele Grüße
-- Daniel

 

Tja, was soll ich sagen. Das Projekt ist noch lange nicht gestorben, aber auch seit langer Zeit nicht weiter gekommen. Aktuell bin ich bis über beide Ohren in ein Projekt eingespannt. Wenn das hoffentlich bald durch ist, geht es weiter!