FlipdotDisplay: Unterschied zwischen den Versionen

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Version vom 21. Juli 2013, 12:07 Uhr

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Under Construction: Die Informationen in diesem Artikel sind mit Sicherheit unvollständig und eventuell auch falsch.


Flipdot

Wir haben ein Flip Dot Modul mit 20x16 schwarz/weissen Pixeln aus den Beständen des CCC München.
Die Displays stammen von der Parkplatzanzeige der Allianzarena auf der A9 bei München, in der 198 dieser Module zu einer großen Anzeigefläche verbunden waren. Auf Google Streetview ist die Anzeige noch zu sehen.


Aufbau

Matrix

Flip Dot Matrix Schaltung
Rückseite mit Doppeldioden

Die Flip Dot Matrix besteht aus jeweils einer Spule pro Pixel, die über einen gemeinsamen Eingang pro Zeile und zwei Eingänge pro Spalte geschaltet werden. Je nach Polung dreht sich das mit einem Dauermagneten versehene Plättchen zur einen oder anderen Seite. Wenn Xn auf High und Cn gleichzeitig auf Low geschaltet werden, gibt es einen Kurzschluss in der Spalte. Das Display nimmt nur zum Umschalten der Pixel Strom auf, nicht aber im Ruhezustand.

Pinbelegung Pfostenleiste auf der Rückseite der Flip Dot Matrix
  32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
ST1  N1  N2   ?   ? Y14 Y12 Y10  Y8  Y6  Y4  Y2  Y0 C19 C18 C17 C16 C15 C14 C13 C12 C11 C10  C9  C8  C7  C6  C5  C4  C3  C2  C1  C0
ST2  N3   ?   ?   ? Y15 Y13 Y11  Y9  Y7  Y5  Y3  Y1 X19 X18 X17 X16 X15 X14 X13 X12 X11 X10  X9  X8  X7  X6  X5  X4  X3  X2  X1  X0

N1,2,3: Verbunden

Schaltzustände der Flip Dot Matrix
Xn Cn Yn
H Z/H L Flip
Z/L L H Flop
H L * Kurzschluss

Die linke obere Ecke eines Moduls ist auf der Rückseite mit "X0 / Y0" markiert.

An unserem Display ist Pixel X15/Y15 defekt. Wir haben den Fehler noch nicht näher analysiert. Eventuell lässt es sich wiederbeleben. An Pixel X19/Y5 ist ein Teil des Plastiklagers abgebrochen und das Plättchen fehlt.

Treiberplatine

Ansteuerung eines Pixels
Flip Dot Treiberplatine mit identifizierten ICs
Flip Dot Treiberplatine Rückseite

In unserem Display wird die 20x16 Matrix über zwei Schieberegister und eine Reihe von Transistoren auf der Treiberplatine gesteuert.

Das eine Schieberegister (ROW) ist je Modul 16 Bit lang und selektiert die Zeilen, in denen geschaltet werden soll. Das zweite Register (COL) enthält 24 Bit pro Modul und gibt den X-Zustand in den ausgewählten Zeilen vor. Die Strobe-Eingänge beider Register sind verbunden. Die Daten werden in einem zweiten Registersatz gespiegelt und steuern die H-Brücken für die Pixel an.

Bei einem Zusammenschluss mehrerer Module werden die Spaltenregister horizontal hintereinander geschaltet und die Zeilenregister vertikal.

Aufgrund der Zahl von 20 Pixeln pro Modulzeile endet bei einer ungeraden Anzahl an horizontalen Modulen eine Zeile nicht auf vollen Bytes. Das Spaltenregister enthält pro Modul 4 ungenutzte Bits, die beim Durchschieben berücksichtigt werden müssen.


Bauteile auf der Platine u.a:

  • L7805CV (5V Spannungsregler) (7.5V - 35V MAX, 1.5A)
    • versorgt die ICs
    • eingangsseitig abgesichert mit 160mA Micro Fuse (sieht ähnlich aus)
  • 2x 74HC08D (Quad 2-input AND gate) (= 8x 2-input AND)
    • jeweils AND von Eingangssignal und VCC
    • Signalregenerierung zum Ausgleich der 1kΩ Widerstände am Eingang
  • 10x 74HC4094 (8-stage shift register) (= 80 Bit)
    • 2x ROW und 3x COL pro Registersatz
    • 2. Registersatz wird vermutlich mit invertierten Daten parallel befüllt
    • OE0 und OE1 schalten die Output Enable jeweils eines Registersatzes
  • 6x ULN2003A (7x Darlington Array) (= 42x Darlington)
    • zwischen Schieberegistern und P-MOSFETs
  • 36x MMFT2955E (P-Channel MOSFET)
    • High-Side der H-Brücken
  • 36x MTD3055EL (N-Channel MOSFET)
    • Low-Side der H-Brücken
  • 74HC02 (Quad 2-input NOR gate) (= 4x 2-input NOR)
  • 74HC14 (Hex Schmitt-Trigger Inverter) (= 6x Inverter)
  • 74HC74 (Dual D-Type Flip-Flop) (= 2x Flip-Flop)
  • 1Ω(?) (zwischen V+ und P-MOSFETs)
  • Schmelzsicherung 2.5A


Anschluss

Stromversorgung

Das Display wird mit 24V DC betrieben. Zum Testen schliessen wir es an ein Labornetzteil mit 3A Strombegrenzung an. Für die feste Installation ist noch ein passendes Netzteil zu besorgen (z.B. dies, das oder jenes)

Daten

Pinbelegung am Flachbandstecker
1 Durchgeschleift 11 GND
2 COL Data 12 GND
3 Strobe 13 GND
4 OE0 14 GND
5 OE1 15 GND
6 ROW Clock 16 GND
7 COL Clock 17 GND
8 ROW Data 18 GND
9 ROW DO 19 GND
10 NB 20 NA

NA: Wird durch Darlington auf Masse gezogen wenn N1 == H

NB: Wird durch Darlington auf Masse gezogen wenn N2 == H

Horizontale Kaskadierung

  1. Flachbandstecker des rechten Moduls auf die Buchse des linken Moduls stecken

Vertikale Kaskadierung

  1. ROW Data des unteren Moduls mit ROW DO des oberen Moduls verbinden
  2. Alle anderen Signale des unteren Moduls mit dem oberen Modul parallel schalten


Ansteuerung

Flip Dot Ansteuerung
  1. Zeilen im ROW Register auswählen
  2. COL Register mit Daten füllen
  3. OE0 flippt die 0-Bits in COL zur einen Seite
  4. OE1 flippt die 1-Bits zur anderen Seite

Software


Unklar / TODO

  • Die AND-Gatter regenerieren die Eingangssignale
  • Es gibt zwei Sätze an Schieberegistern, es wird aber nur die einfache Anzahl eingeschoben. Vermutlich sind die NOR und Inverter involviert
  • Die OE-Signale schalten jeweils einen Registersatz
  • Manche Registerbits gehen direkt auf die Matrix, andere über Darlingtons und MOSFETs
  • Was macht das Flip-Flop da am Eingang?
  • Was ist "0"? Schwarz oder weiss?
  • Was passiert wenn beide OE gleichzeitig geschaltet werden? Vermutlich Kurzschluss.
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