Brainstorming : Interface PIN² V2

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romain
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Brainstorming : Interface PIN² V2

Message par romain » jeu. 29 05, 2008 11:38

Bonjour à tous,

Le système PIN² prototype qui a été matérialisé par la carte d'interface V1 et la carte de la matrice de lampes a été très utile. Il a permis de dresser une liste très intéressante et complète de problèmes et d'améliorations pour la poursuite du projet.

Maintenant il faut s'attacher à la définition du cahier des charges pour les prochaines réalisations de l'interface.

Je pense que définir 2 catégories d'exigences comme suit permet de bien cadrer la suite du projet :

FONCTIONS/DÉFINITIONS PRIMAIRES:

Carte d'interface mère:
- reliée en USB au PC.
- alimentée entre 8V et 30V.
- le µC supporte la matrice des contacts sur ses ports.
- reliée en I²C aux cartes annexes.
- trous de perçage au pas métrique.

Composants :
- REGULATEUR : 7805 TO220.
- µC : PIC 16F877A PDIP.
- FTDI : FT232RL CMS soudé côté cuivre.
- OPTO : 2x6N137.
- LED : 2 LED sur PIC, 1 LED sur FTDI.
- CONNECTIQUE : USB, bornier alim, borniers contacts, 2xRJ45 I²C.


carte annexe matrice des lampes:
- reliée par un bus I²C à la carte mère.
- 2 connecteurs pour le bus I²C.
- supporte la matrice de 8 colonnes par 16 lignes (128 lampes).
- alimentation 5V via la nappe véhiculant le bus I²C.
- alimentation de puissance indépendante de 15 à 20V.
- trous de perçage au pas métrique.

Composants :
- 2 circuits d'extension MCP23017.
- 8 MOSFETP pour les colonnes.
- 16 MOSFETN pour les lignes.
- adaptation des signaux de commande pour les colonnes.
- CONNECTIQUE : RJ45 I²C, bornier alim, borniers sorties.


2 cartes annexes commandes directes (bobines ou flashs):
- reliée par un bus I²C à la carte mère.
- 2 connecteurs pour le bus I²C.
- supporte les commandes directes : bobines ou moteurs ou flashs.
- alimentation 5V via la nappe véhiculant le bus I²C.
- une alimentations de puissance indépendantes.
- trous de perçage au pas métrique.

Composants :
- 2 circuits d'extension MCP23017. (soit 2*16=32) sorties directes possibles)
- 32 MOSFETN.
- CONNECTIQUE : RJ45 I²C, bornier alim, borniers sorties.


OPTIONS:
ici les choses réalisables si intéressantes et peu couteuses en temps/composants etc...

- détection de lampes grillées.
- détection de court-circuits.
- protections du système.

Ce qui nous amènerai au schéma de principe suivant :
Image

Concernant le bus entre les cartes j'ai pris en compte vos remarques : connectique RJ45 avec du câble ethernet de catégorie5 : 4paires + blindage.

On arrive très vite à 8 circuits... Je vais faire des essais d'adressage pour voir si on peut multiplier par 2 ce nombre en I²C. Une autre solution serait de passer au bus SPI.
Modifié en dernier par romain le mar. 08 07, 2008 17:53, modifié 5 fois.
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Message par damien d. » ven. 06 06, 2008 00:13

Tout en restant sur le cahier des charges de la V1, je pense qu'en matière d'option, on va pouvoir se passer de quelque trucs.
La detections des lampes HS par exemple, c'est assez inutile. Ok ca fait Geek mais bon, ca consome des entrées, ca complique pas mal le systeme, la ou un test "all lamp" et un peu de patience suffit a chercher les ampoules grillées.
Je rappele que l'optique du projet était de concevoir un systeme simple, éfficace et peu cher (le StartUp du flipper quoi </PRIVATE_JOKE>). Donc partout ou des économies de complexité peuvent etre réaliser, il ne faut pas hésiter.
Comme les flips par exemple, a mon avis on devrait pouvoir se passer de contacts spécialisé dédié au bouton de flip, EOS, etc. De même pour les bobines, ca serait des bobines comme des autres, avec les même transistors, la même méthode de commande, etc. L'interet, hormis de réduire la complexité, est de permettre autant de flexibilité que possible, donc autant de flip que voulu par exemple, puisqu'il n'y a pas de circuit dédié mais un circuit completement universel.

Donc sans autre fioritures, la V2 serait pour moi surtout une question de "mise en forme" (physiquement) afin d'obtenir le premier set de carte totalement fonctionel.
Apres, c'est justement une histoire de forme. Quelle organisation auront les cartes?

Pour ma part, je verrait bien une carte "mère" avec la liaison USB au PC et le uC. Cette carte aurait aussi les entrée pour la matrice de contact (8x16), et les connecteurs qui partirait vers les cartes drivers.
Sur chaque carte driver, il y aurai le circuit d'extension qui communiquerait avec le uC de la carte mère, et les périphériques associés tel que les transistors de la matrice de lampe (8x16 aussi, mais avec la possibilité d'avoir plusieurs ampoules en // a chaque intersection de matrice pouro éventuellement doubler la quantité de lampe possible car je rapelle que la GI sera faite par la matrice) ou les transistors de bobines.
Les cartes drivers serait branchés a la carte mère par un minimum de fils, une toute petite nappe sufirait, et ca permettrai d'avoir des cartes (mère et driver) au tracé de piste simple et efficace. Ca permettrai aussi de pouvoir brancher le nombre de driver correspondant a la nécéssité du plateau (pourquoi avoir des circuits d'extension et des transistors qui ne servent a rien?).
Le code du uC devra bien entendu etre toujours le même quel que soit le nombre de driver branché afin de ne pas avoir autant de "firmware" qu'il y a de combinaison possible de systeme.
Je ne sais pas pour les alims par contre. Intégrées au drivers ou une carte séparée?

En tout cas j'attend avec impatience de mettre la main sur un set de carte valide pour enfin pouvoir bricoler le premier proto fonctionel (dans l'optique de pouvoir présenter quelquechose a Chailly).
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Re: Carte d'interface PIN² V2

Message par Papo06 » dim. 08 06, 2008 11:45

romain a écrit :
Carte d'interface mère:
- reliée en USB au PC.
- alimentée entre 8V et 30V.
- supporte la matrice des contacts.
- reliée en I²C aux cartes annexes.
- trous de perçage au pas métrique.

Composants :
- REGULATEUR : 7805 TO220.
- µC : PIC 16F877A PDIP.
- FTDI : FT232RL CMS soudé côté cuivre.
- OPTO : 2x6N137.
- CIRCUIT EXTENSION : 1xMCP23017.
- LED : 2 LED sur PIC, 1 LED sur FTDI.
- CONNECTIQUE : USB, bornier alim, borniers contacts, RJ45 I²C.
A mon avis, aucun interet de mettre un circuit d'extension sur cette carte, on la fait simplissime comme les cartes cpu des wms, il n'y a rien à part les 64 switch dessus.

Pour le PIC tu connais mon avis sur la question, sans forcément aller sur du usb en natif, on peut mettre un 18F4520, ça coute 4 euros (3 euros par 10) c'est peanuts comparé au reste et on peut avoir aussi des sample chez microchip gratos pour les protos, il a énormément de ram, de flash, plus rapide, beaucoup plus récent (2007 au lieu de 2003), il est optimisé pour le C, compatible broche à broche avec le 877A donc c'est pas un problème d'en changer (+ le quartz à passer à 40Mhz tant qu'à faire), etc.

Pour l'optocoupleur on avait déjà fait la remarque aussi, il y a des doubles optos dans le même boitier, inutile de mettre 2 boitiers 8 broches exemple tlp 504a il y a 2 optos dans un boitier 8 broches.

Pour le RJ45 à mon avis on peut en mettre 3 sur la cpu: 1 pour aller dans la caisse (gestion des boutons), 1 pour aller sous le plateau (pour des cartes optos par exemple), 1 pour les cartes du fronton (chainées), le fait de mixer en étoile depuis la cpu et chainée ne devrait pas poser de pb, on a un seul maitre et il interroge les circuits un par un, je ne vois pas trop de risques de collisions / echo en i2c mais c'est à tester en vrai

Pour les switch directs (3 ou 4 boutons test, 3 monayeur, 4 boutons de flips, start, launch, extra ball, tilt porte, tilt caisse) on met une petite carte d'extension switch direct avec dans la caisse à coté de la porte, on minimise le cablage de caisse, juste un rj45 qui part à la cpu.

carte simplissime qui ressemble en fait à la carte qu'on trouve toujours à gauche de la porte: quelques capas de découplage, un seul rj45 (pas de chainage à cet endroit là), un MCP23017, un connecteur 16 broches pour les boutons et les 2 tilts qui marchent par mise à la masse comme d'hab.

l'éclairage est géré par des lampes matricées, une des lignes lampes sera dédiée à la caisse pour commander la lumière du start, extra, launch, porte, et pourquoi pas éclairer aussi les boutons de flips :mrgreen:

Donc voilà mon avis:

CPU:
- REGULATEUR : 7805 TO220.
- µC : PIC 18F4520 PDIP.
- FTDI : FT232RL CMS soudé côté cuivre.
- OPTO : 1xTLP504A.
- LED : 2 LED sur PIC, 1 LED sur FTDI.
- CONNECTIQUE : USB, bornier alim, borniers 16 contacts, 3 x RJ45 I²C.

DIRECT SWITCH (dans la caisse à coté de la porte)
- CONNECTIQUE : borniers 16 contacts, 1 RJ45 I²C.
- CIRCUIT EXTENSION : 1xMCP23017.
- Capas de découplage (genre un 10µF chimique +100nF mica)
romain a écrit : carte annexe matrice des lampes:
- reliée par un bus I²C à la carte mère.
- 2 connecteurs pour le bus I²C.
- supporte la matrice de 8 colonnes par 16 lignes (128 lampes).
- alimentation 5V via la nappe véhiculant le bus I²C.
- alimentation de puissance indépendante (de 12V à ???V).
- trous de perçage au pas métrique.

Composants :
- 2 circuits d'extension MCP23017.
- 8 MOSFETP pour les colonnes.
- 16 MOSFETN pour les lignes.
- quelle adaptation des signaux de commande ?
- CONNECTIQUE : RJ45 I²C, bornier sorties.
ok pour les lampes, un petit détail concernant l'alim, pour les lampes matricées d'après mes tests avoir 20 à 24v maximum c'est parfait je suis d'avis de fabriquer un méga +20v environ qui servira non seulement aux lampes matricées mais aussi aux flash, avec un transfo 2x15v par exemple c'est parfait ça fait vaguement du 25v à vide, 21v en charge.
romain a écrit : carte annexe commande directes:
- reliée par un bus I²C à la carte mère.
- 2 connecteurs pour le bus I²C.
- supporte les commandes directes : bobines, moteurs, flashs, ...
- alimentation 5V via la nappe véhiculant le bus I²C.
- une alimentations de puissance indépendantes.
- trous de perçage au pas métrique.

Composants :
- 2 circuits d'extension MCP23017. (soit Nb=2*16=32) sorties directes possibles)
- Nb MOSFETN.
- CONNECTIQUE : RJ45 I²C, bornier sorties.
Alors moi j'appelerais ça "commande bobines", je suis d'avis de ne pas mélanger torchons et serviettes, on fait 3 cartes:

1 carte avec 2 circuits d'extension gestion 32 bobines avec des mosfet costaud, fonctionnement en tout ou rien

1 carte avec 1 seul circuit d'extension gestion de 16 flashs

je propose une carte flash spécifique car dans le cpu il faudra gérer les flash de façon différente (à cause du 20v il faut pulser comme les lampes) ça permettrais aussi de gérer les flash comme chez stern avec des niveaux de luminosité (la classe 8) ), avec une adresse d'extension spécifique

les détection des CC et lampes grillées c'est beau mais pas utile pour le moment je suis d'avis d'oublier cet aspect commençons déjà par faire quelques chose de concret: un plateau...

D'autre part, comme la matrice des lampes n'utilise que 3 des 4 ports, on peut utiliser le 4ème port libre de la carte matrice lampe pour commander une GI (4 lignes fronton et 4 lignes plateau par exemple comme sur les wms) et donc remplir cette carte avec 8 MOSFET P pour les colonnes et 24 N, 16 pour les lignes, 8 pour la GI ou alors pourquoi pas 8 flash dans le fronton.

On peut aussi songer à mettre toutes les cartes directement sous le plateau (au moins les lampes et les flash car ces cartes seront minuscules), pour les bobine c'est un peu embetant car souvent ça fume il vaut mieux laisser cette carte qui en plus sera assez grosse avec ses 32 sorties dans le fronton

pourquoi pas aussi carrément oublier les ports sur le cpu et n'utiliser que des extensions, on prend un pic plus petit qui ne gère que le série et l'i2c et on colle une extension sous le plateau pour les switch, du coup dans le fronton il n'y aurait qu'un mini PC, le cpu pin2, l'alim, l'ampli son, la carte puissance bobines. Du fronton part un rj45 vers la caisse/porte, un rj45 vers le plateau, et les 32 fils vers les bobines.

Pour damien, les EOS on peut s'en passer, de même que les doubles bobines (comme chez stern qui modulent la courant) mais il faut quand même des bobines qui patatent pour les flips sinon c'est tout mou et de toute façon il faut partir sur du mato existant, par exemple typiquement il faut partir d'une platine kit flip complet existant, soit de chez stern, soit de chez wms et utiliser leurs bobines. Pour les lampes en // sur un même noeud de la matrice des lampes, tu peux même en mettre 10 si ça t'amuses, les mos qu'on a mis sont totalement disproportionés en fait pour les lampes on a mis les mêmes que pour les bobines :mrgreen: ...

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damien d.
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Message par damien d. » dim. 08 06, 2008 12:36

les cartes cpu des wms, il n'y a rien à part les 64 switch dessus.
128 dans notre cas.

inutile de mettre 2 boitiers 8 broches exemple tlp 504a il y a 2 optos dans un boitier 8 broches.
Je crois que Romain se plaigiant d'une isolation galvanique pas géniale dans les boitiers combinant 2 optos.

Pour les switch directs (3 ou 4 boutons test, 3 monayeur, 4 boutons de flips, start, launch, extra ball, tilt porte, tilt caisse) on met une petite carte d'extension switch direct avec dans la caisse à coté de la porte, on minimise le cablage de caisse, juste un rj45 qui part à la cpu.
carte simplissime qui ressemble en fait à la carte qu'on trouve toujours à gauche de la porte: quelques capas de découplage, un seul rj45 (pas de chainage à cet endroit là), un MCP23017, un connecteur 16 broches pour les boutons et les 2 tilts qui marchent par mise à la masse comme d'hab.
A t'on vraiment besoin de swithchs directs? La matrice n'est pas assez rapide?
A t'on vraiment besoin de boutons de test aussi? On peut tout simplement passer directerment sur le PC, avec un clavier, et hop.

l'éclairage est géré par des lampes matricées, une des lignes lampes sera dédiée à la caisse pour commander la lumière du start, extra, launch, porte, et pourquoi pas éclairer aussi les boutons de flips Mr. Green
Voui j'y avais pensé au bouton de flip lumineux =)
On pourrait faire des séquences "dancefloor" ou il faudrait appuyer sur les boutons en rythme et tout ^^

1 carte avec 2 circuits d'extension gestion 32 bobines avec des mosfet costaud, fonctionnement en tout ou rien
1 carte avec 1 seul circuit d'extension gestion de 16 flashs
Hum, faudrait revoir les chiffres a la hausse je pense. 16 flash c'est peu. Déja, sur la backglass du BK2K (ze réference en matière de son&lumières )à à, y'en a au moins une dizaine. Du coup ils sont cablés en // avec d'autres du plateaux, c'est pas top.
On peut pas rajouter des cartes a la demande, selon nécéssité? J'avais pensé que le systeme pouvais etre modulable.

ça permettrais aussi de gérer les flash comme chez stern avec des niveaux de luminosité (la classe Cool )
Toute mes excuse pour Stern, je n'avais jamais remarqué =)
Ca ne posera pas de problème quand a la récupération d'un script de table FP? FP gère les flash comme les bobines, c'est du tout ou rien.
Remarque les lampes commandées sont aussi en tout ou rien et PIN² est déja capable de niveau de luminosité sur la matrice. C'est juste que recopier le script direct de FP ne prendra pas en compte ces options, j'ai bon la?

(4 lignes fronton et 4 lignes plateau par exemple comme sur les wms)
Heu, non, le WPC, c'est seulement 5 circuit de GI total, sans plus.

On peut aussi songer à mettre toutes les cartes directement sous le plateau (au moins les lampes et les flash car ces cartes seront minuscules)
Si le bus est capable d'assurer la longueure sans perturbation, ce serait royal pour débrancher un plateau. Hop, 3 connecteurs RJ45 et les alims, et le plateau est viré!

Pour damien, les EOS on peut s'en passer, de même que les doubles bobines (comme chez stern qui modulent la courant) mais il faut quand même des bobines qui patatent pour les flips sinon c'est tout mou et de toute façon il faut partir sur du mato existant, par exemple typiquement il faut partir d'une platine kit flip complet existant, soit de chez stern, soit de chez wms et utiliser leurs bobines.
Heu non, les flips sans EOS ou avec des bobines a un seul enroulement, non merci, je connais le résultat => STERN, et des flips qui ne permettent pas de monter les rampes ^^
Non je me demandait surtout si on pouvais pas virer les contacts directs, histoire de réduire la complexité.

Pour les lampes en // sur un même noeud de la matrice des lampes, tu peux même en mettre 10 si ça t'amuses, les mos qu'on a mis sont totalement disproportionés en fait pour les lampes on a mis les mêmes que pour les bobines Mr. Green ...
Je reconnait bien la méthode de conception a la Romain ^^
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Message par Papo06 » dim. 08 06, 2008 13:45

128 switch ça me parait monstrueux, là déjà on en a 64 + 16 en direct, mais on peut se servir du port supplémentaire dispo sur la carte lampe pour gérer une 2ème matrice de switch (lignes 9 à 16), ça coute rien de toute façon il n'y a aucun hardware à rajouter juste un connecteur, pour simplifier la programmation, ce port serait les 8 colonnes des switch, et les 16 entrées sur la CPU seraient les 16 lignes de retour.

Allons-y pour 32 flash (2 ext), 32 bobines (2 ext), 16 switch directs (1 ext), 128 switch matrix (1/2 ext + 2 ports CPU), 128 lampes (2ext 1/2)

ça donne en tout 8 circuits d'extension à gérer + les 2 ports CPU

pour l'alim, c'est simple, il faut ~10v quelconque pour faire le +5 cpu, un 50v bobines et un 20v qui servira à toute l'illumination (flash+lampes matricées), pas besoin d'alim super complexe, mais il faut qu'elle soit au minimum dela puissance de tout ce qu'on veut allumer en même temps, à la louche 100w par matrice de lampe et 100w pour les flash (on allume rarement tout en même temps), un 2x15v 400va me parait bien déjà c'est un beau bestiau. à la limite il faudrait même séparer la ligne des 2 matrices de lampes sinon on risque d'avoir une interaction entre la matrice qui sert de GI et celle servant aux insert, et on partage les flash ou on les met avec les insert de toute façon quand ça flash si les insert baissent un peu ça ne se verra pas, mieux vaut laisser la GI toute seule sur une ligne séparée y a rien de plus moche qu'un plateau entier qui scintille au grès des inserts...

c'est du à la louche il faudrait calculer ça correctement en prenant la puissance d'une lampex128+flashx16 (on allume jamais tous les flash en même temps)

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Message par damien d. » dim. 08 06, 2008 16:44

128 switch ça me parait monstrueux,
Oui, mais en tout cas 64 c'est pas assez. Regarde sur les WPC, les matrices sont généralement blindés, pourtant les plateaux n'ont rien d'extrèmes.
32 bobines (2 ext)
Heu, je vient de compter combien il en faudrait pour faire Road Grils tel qu'il est dans Future Pinball.
Ca me donne 72 bobines :x25:
Bon, d'accord, il y a des choses a simplifier pour le passer en réel, mais 32 bobines ca va tout de mêmevite, très vite sur un plateau complexe. On en est plus au temps du Sys1 :wink:
Question, les transistors de bobines serait capable de commander deux bobines d'un coup?
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Message par Papo06 » dim. 08 06, 2008 17:51

72 bobines :x25: ~(:-) c'est la fête à la bobine chez FP ? on voit que c'est gratos en 3D ::)):

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Message par damien d. » dim. 08 06, 2008 18:18

Oui, c'est irréaliste, mais franchement, avec 32 c'est limite.
Le chargeur : 2 bobines
Le lance bille auto : 1 bobine
2 flips : 4 bobines (maintien/puissance)
2 flips suplémentaires : 4 bobines (maintien/puissance)
Les slingshots : 2 bobines
Un kickback : 1 bobines
et paf, un flip tout bête avec 4 flip, un lance bille auto et un kickback, c'est déja 14 bobines, sans rien d'autre!

Il y en a combien de dispo sur le WPC?
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Message par Papo06 » lun. 09 06, 2008 00:34

un wms c'est 36 bobines (28 + 8 fliptronic) + éventuellement une carte 8 driver pour un maxi total de 44 bobines/flash

là avec 32 bobines et 32 flash on arrive à 64, ça devrait aller, le record que j'ai trouvé c'est le road show avec 36 bobines mais bon, y en a 8 rien que dans les têtes c'est quand même particulier sans les têtes ça fait 28 bobines, idem pour le sttng 28 bobines, 24 pour lz TZ, 22 pour un monster bash.

un chargeur à 3 bobines c'est pas sérieux, y a que data east pour faire des trucs pareils :D: mets un knocker à la place, et 3 bumpers (le minimum vital) donc 17 bobinettes minimum mais bon si tu pars sur un flip à 2 flips ça ne fait que 13 bobines. parce que caser 32 bobines sous un plateau faut déjà en vouloir, il y a quand même des limites physiques, il faut de la place pour les inserts, la gi, les flash, des décors...

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Message par romain » lun. 09 06, 2008 00:45

Salut,

dans l'ordre :

La matrice des contacts fera 8 colonnes par 16 lignes sur demande de Damien. On verra sa gestion un peu plus tard.

OK pour passer à du 18F4520, voir du 30F DSP... la seule chose qui m'importe c'est le bootloader. Avoir un quartz en interne est également un luxe non négligeable.

Pour les optocoupleurs, la liaison communique dans les 2 sens, donc ça oblige à "croiser" les connexions d'un côté et de l'autre du double opto. De plus je précise que je réalise mes cartes en simple face, avec 2 opto je peux passer des pistes "entre". On verra au final, mais je garde ce schéma pour le moment.

Pour le RJ45, je suis d'accord pour mettre plusieurs connecteurs sur la CPU comme tu l'explique et tenter une architecture chainée/étoilée.

Concernant les switchs directs, ils sont exclus. Leur raison d'être sur les flippers (fiabilité en cas de panne de la matrice, naviguer dans les menus etc...) n'a plus aucune raison d'être ici, le clavier du PC sera bien plus convivial. En conséquence il n'y aura aucun switch direct, mais une seule matrice globale de contacts.

Je suis OK pour la répartition des cartes dans la caisse et sous le plateau, ça réduira énormément le câblage.

L'alimentation de patate en +20V me convient parfaitement, de celle là on pourrait également tirer le +5V (il y a de la marge avant que les chutes de tension deviennent gênantes... à tester).

Pour les cartes "commandes directes" c'est la raison pour laquelle je leur ai donné ce nom. Une sera dédiée aux bobines et une autre aux flashs.

Je suis contre une GI. La grande matrice des lampes proposée et la possibilité d'alimenter plusieurs lampes par nœud augmente de loin les possibilités offertes par une GI de 8 secteurs.

On conserve pour les flips le principe des EOS (mais matricés) et du double bobinage. Les flips seront gérés comme avec les cartes Fliptronic.


Nous verrons un peu plus tard le détail de l'interface (alimentation, MOSFET, etc...) essayons d'abord de fixer une architecture (qui prend déjà bien forme).
Le soucis principal avec les circuits d'extension est la limitation de 8 sur le bus I²C. Une solution pourrait être d'utiliser le bus SPI afin de multiplier l'adressage possible (16 voir 32 circuits possibles).
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