wwFlip Arduino Hardware für Flip-Dot Module
Mit und für meine Freunde - und vielleicht auch für Dich? - entwickele ich seit 2016 meine wwFlip Hard- und Software kontinuierlich weiter. Sie ermöglicht es auf sehr einfache Weise Flip-Dot Module in eigene Projekte zu integrieren.
wwFlip Platinen gibt es von mir für BROSE und KRUEGER Flip-Dot Module - so lange der Vorrat reicht (frag einfach mal unter rainer at radow.org).
wwFlip Hardware Konzept
Die wwFlip Platine ist im Wesentlichen aus den Leistungsteibern für den Flip-Strom, einer Sicherheitslogik und einem Sockel für einen Arduino NANO aufgebaut. Der Leistungsteil muss an jedem Dot die GND und 12 Volt Leitungen schalten und umpolen können. Die hardwaretechnisch realisierte Sicherheitslogig verhindert bei Programmierfehlern, dass versehentlich GND unf 12 Volt über das Leistungsteil kurzgeschlossen werden - was die Lebensdauer der Platine erheblich verlängert ;-)
Das schnelle und sichere Flippen der Dots ist per Timer-Interrupt realisiert. Um das in meiner Software funktionssicher realisieren zu können, sitzt ein Arduino NANO standardmäßig mit auf der wwFlip Platine. Für die meisten Anwendungen genügt die Rechenleistung und der Speicherplatz des NANOs völlig.
Wer mehr Leistung benötigt, kann den NANO als Displayprozessor programmieren und die anzuzeigenden Daten z.B. per serieller Schnittstelle übergeben. Die ersten Platinen mit zusätzlichem ESP Sockel befinden sich bereits zum Test in der Umlaufbahn...
Frei verfügbare Pins
Auf einer Buchsenleiste habe ich alle für Deine Projekte frei verfügbaren Pins des Arduino Nano herausgeführt. Hier kann man z.B. Taster zum Stellen einer Uhr installieren. Auch die serielle Schnittstelle (D0/D1) kann frei benutzt werden. Den GND Pin für eine gemeinsame Masse habe ich gleich mit auf den dreipoligen Stecker gelegt.
Frei verfügbare Pins des Arduino NANO für weitere Hardware wie Schalter oder Sensoren
Auf manchen Platinen ist am Pin A7 ein RC-Glied verbaut, um an A7 einen lichtempfindlichen Widerstand ohne weitere externe Komponenten betreiben zu können. Solch ein Lichtsensor wird gerne zum Abstellen des Flippgeräuschs bei Dunkelheit verwendet. Bei Bedarf kann das RC-Glied auch entfernt werden - es sind die zwei SMD-Bauteile unter dem Text GND und A7
DS3231 Uhrenmodul
Wer eine Flip-Dot Uhr bauen möchte findet auf der wwFlip Platine eine Buchsenleiste für ein handelsübliches DS3231 Modul.
Wer die Alarmfunktion des Uhrenmoduls über den SQW Pin benutzen möchte findet auf der wwFlip Rückseite eine offene Lötbrücke zu D6 des Arduino Nano. Mit einem "Klecks" Lötzinn kann man diese leicht schließen.
Da mich das viele Licht im Uhrenkasten stört, löte ich meist die rote LED auf dem DS3231 Modul aus.
Achtung, diese Uhren-Module sind eigentlich für den Betrieb mit einer Akkuknopfzelle ausgelegt, da sie eine "Ladeschaltung" enthalten. Zur Sicherheit kann man den Ladewiderstand entfernen. Entsprechende Hinweise findet man im Netz - mir ist aber bisher noch keine Batterie "um die Ohren" geflogen.
Spannungsversorgung
Die Flippschaltung, der Arduino Nano und die Uhr werden über einen Rundstecker oder Lötpunkte auf der Platine bestromt. Ein 12 bis 24 Volt Netzteil mit ca. 2 A Ausgangsleistung ist ausreichend.
Die 5 Volt Versorgungsspannung für den Arduino Nano wird auf der wwFlip durch einen Step-Down Regler erzeugt. Dadurch sind Eingangsspannung bis 24 Volt kein Problem für die Platine.
wwFlip BROSE Arduino Hardware für Flip-Dot Module
Mein wwFlip Modul steckt man wie unten gezeigt auf den linken 60-poligen Stecker der BROSE Flip-Dot-Module - und schon kann man seine ersten Testprogramme ausprobieren!
wwFlip Platine für BROSE Flip-Dot Module. Das wwFlip wird immer auf den linken Stecker gesetzt. Von den DIP-Schaltern ist nur die 1 auf OFF zu stellen.
Die oben gezeigte Platine kann genau ein Dot-Modul ansteuern. Auf dem BROSE Dot-Modul ist dazu der Dip-Schalter 1 auf OFF zu stellen. Die BROSE Technik ist so gestaltet, dass immer genau (nur) ein Dot gleichzeitig geschaltet werden kann. Bei einer Schaltzeit von 1-2 Millisekunden ist dies aber kein Problem.
Im Dezember 2019 habe ich eine weitere Variante der wwFlip Platine erstellt. Diese kann bis zu 4 Dot-Module ansteuern, die mit den üblichen 60-poligen Flachbandkabel verbunden sind. Hier sind die Dip-Schalter pro Modul jeweils unterschiedlich, im Bereich zwischen 1 und 4 auf OFF zu setzen.
Der Verbund der Platinen wird von der Software wie eine große Matrix behandelt. Auf der gesamten Fläche kann immer ein Dot angesteuert werden - mehr gibt die BROSE Technik nicht her. Dadurch verlangsamt sich der Bildaufbau bei großen Anzeigen natürlich. Alternativ kann man auf jedes Dot-Modul eine wwFlip setzen - das ist natürlich eine Kostenfrage!
Da ein Platinenlayout immer ein gewisses Angehen ist, versuche ich möglichst viele Idden parallel auszuprobieren. In der unten gezeigten wwFlipDirekt-0.31 Platine für 4 Dot-Module hat sich zum Arduino-NANO ein ESP8266 Sockel "eingeschmuggelt". Er hat keine elektrische Verbindung zum NANO. Die Profis unter Euch können sich hier leicht ihre eigenen Soft- und Hardwareanbindung realisieren - für die meisten Aufgaben genügt der verbaute NANO.
Die Flip-Dot Steuerungsplatine wwFlipDirekt-0.31 kann bis zu 4 BROSE Dot-Module ansprechen. Die ESP8266 Anbindung ist aktuell noch nicht unterstützt. Rechts kann bei Bedarf ein Uhrenmodul angesteckt werden.
PS: In 2020 sind BROSE Platinen mit FP2800 Chips aufgetaucht, die vom wwFlip nicht angesteuert werden konnten - ob das defekte FP2800 waren, kann ich nicht sagen. In solchen Fällen muss der FP2800 durch einen BROSE FP2840 getauscht werden.
wwFlip KRUEGER Arduino Hardware für Flip-Dot Module
Mein wwFlip Platinen für KRÜGER und BROSE Flip-Dot Module unterscheiden sich in der Progammierung und externen Beschaltung nicht voneinander. Da auf den KRUEGER Flip-Dot Modulen aber kein BROSE FP2840 Chip oder vergleichbare aktive Bauelemente verbaut sind, muss meine wwFlip Hardware sowohl die Spalten-, als auch die Zeilentreiber mitbringen. Um Platz zu sparen, sind die Zeilentreiber auf die Unterseite der rechten Platinenhälfte verbannt worden.
wwFlip Platine für KRUEGER Flip-Dot Module. Das wwFlip Modul kann geometriebedingt
nur in der richtigen Weise montiert werden. DIP Schalter gibt es hier nicht.
Sollen mehrere KRUEGER Module nebeneinander betrieben werden, so benötigt aus oben beschriebenen Günden jedes Modul eine eigene wwFlip Platine. In der Software werden alle Module wie eine große Matrix angesprochen. Der Vorteil bei den KRUEGER Modulen ist dabei: Es kann gleichzeitig in jedem Modul ein Dot flippen, was die Anzeigegeschwindigkeit gegenüber den BROSE Modulen erheblich erhöht. In dieser Anordnung schaffte es ein Nano vom Timing her problemlos, drei Module gleichzeitig mit Daten zu versorgen.
Damit man die Module problemlos nebeneinander verdrahten kann, ist das wwFlip genau so breit wie das KRUEGER Modul. Durch Buchsenleisten links und rechts am wwFlip und einen Brückenstecker geht es kabellos von einem Modul zum nächsten.
3x Krüger Flip-Dot Modul Rückseite
