20 februari 2024
Drie jaar geleden wist ik de hand te leggen op vier 7 Segment Flip-Dot Displays 402L-3, een set elektromechanische 7 segment displays welke in de vorige eeuw vooral gebruikt werden voor het weergeven van tijd, temperatuur en sportscores in publieke ruimten. De afgelopen jaren hebben ze vooral dienst gedaan als kijkobject in mijn vitrine. Vandaag vond ik tijd en ruimte om de aansturing een nieuwe boost te geven… en wat voor een.
De Signalex displays worden aangedreven door magnetische spoelen. Ieder segment heeft een spoel voor het ‘zichtbaar’ maken en een voor het ‘onzichtbaar’ maken. Het aansturen van dit soort spoelen gaat niet direct vanuit een Arduino, Raspberry of ESP32. Hier is een voorschakelcircuit nodig. In mijn prototyping voorraad heb ik een aantal mosfet stuurmodules. Deze heb ik aangesloten op de GPIO poorten van de Arduino. Voordeel van de mosfets is dat de voedingsconnectie losstaat van de microprocessor. De mosfet modules zijn voorzien van opto couplers, waardoor de galvanisch gescheiden zijn, nauwelijks stroom verbruiken en gewoon aanstuurbaar zijn met een 3.3v of 5v GPIO signaal.
De IRF540 module is voorzien van 4 mosfets. Deze kunnen een spanning schakelen tot 100 volt bij een piekstroom van 33 ampère. De PS2801-4 voorziet in 4 opto-couplers en voor visuele bevestiging is er een ledindicator op iedere mosfet uitgang aangebracht. Ieder 7-segment display heeft 7 spoelen voor activeren en 7 spoelen voor deactiveren. Dit resulteert in totaal in 4 displays * (7 + 7) spoelen = 56 signalen welke nodig zijn om ieder segment op ieder cijfer individueel te kunnen aansturen. En 56 signalen zijn er te veel voor een regulier microprocessor. Dit vraagt om een multiplexing oplossing, waarbij ieder cijfer los van elkaar instructie krijgt welke segmenten aan-of-uitgezet moeten worden. Nu is het in-serie schakelen van twee mosfets in principe geen probleem, maar door de pcb opbouw van deze mosfetmodules is er een common-positive rail. Hiermee is het niet mogelijk om het multiplexen plaats te laten vinden met een IRF540 module pcb. Maar het inzetten van 4 relais is natuurlijk wel mogelijk. Het aansturen van deze relais kan door het beperkte noodzakelijke vermogen geen beperking, maar het vele schakelen gaat op den duur wel zorgen voor haperende displays.
Een zoektocht naar een passende oplossing bracht me op Tindie.com, te vinden via Hackaday.com. In America is een ontwerp gemaakt voor een “i2c controller board for electromechanical seven segment displays like Signalex ’02L’ series flip displays”. Dit is precies wat ik nodig heb, een I2C stuurbordje welke op ieder display individueel aangebracht wordt en welke door I2C aan elkaar doorgelust kunnen worden. Het is een open source ontwerp en er zijn Gerber files gedeeld, welke direct gereproduceerd kunnen worden door bijvoorbeeld PCBWay of JLCpcb. Het is een SMD pcb gebaseerd op de MCP23017T I2C 16-BIT I/O EXPANDER welke ondersteund wordt door de Adafruit MCP23017 library. Nadat ik deze open source oplossing nauwkeurig bestudeerd heb, besluit ik over te gaan tot deze pasklare oplossing. Zodra de benodigde onderdelen binnen zijn, ga ik direct aan de slag en ga ik deze Signalex 7-Segment displays weer een waardig leven inblazen.
