La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

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La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par yann » dim. 13 11, 2011 16:31

Fonctionnement de la matrice des ampoules commandées.
Après avoir pas mal galéré sur un pb lié à cette partie du flipper, je vais essayer de vulgariser ici le fonctionnement de la LAMP MATRIX et ses principales causes de dysfonctionnement.

Définition de base :
Ici nous parlons des ampoules/lampes commandées, c'est à dire celle dont l'allumage va varier pendant la partie. A ne pas confondre avec celles de l'éclairage général du flipper. Afin de limiter les répétitions, j'associe le terme lampe/ampoule à la même chose.

Nous parlerons de diode.
Image
Une diode peut être considérer comme une valve, un clapet, qui laisse passer le courant uniquement dans un sens. Comme indiqué sur ce symbole.
Si le courant peut aller dans le sens inverse c'est que la diode est endommagée et qu'il faut la changer.

Nous parlerons de masse.
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La masse (ou ground, gnd) est le référentiel électrique, le zéro.
Par comparaison, c'est comme le sol pour une mesure de hauteur, ou le niveau de la mer pour une mesure d'altitude. Toute mesure se fait par rapport à un référentiel. En électricité, c'est la masse.

La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Afin de commander de façon relativement simple un certain nombre d'ampoules, celles-ci sont assemblées d'une façon particulière (voir schéma ci dessous).
L'intérêt premier est de limiter le nb de fils, car pour 64 ampoules il faudrait 64x2 fils = 128 fils de commande. Et en reliant toutes les lampes à la masse : 64 fils de commande.
Or avec ce montage, appelée matrice (ca devrait vous rappeler vos cours de math à la fac), on n'a plus besoin que de 16 fils de commande.

Image

Afin de simplifier l'explication nous allons nous limiter à une matrice de 9 ampoules, mais le raisonnement sera le même quelque soit le nombre.

Imaginons que nous souhaitons allumer la lampe 23, qui ici sur la matrice du Addam's correspond à l'un des bumpers (center left jet).
La matrice va fonctionner comme pour la bataille navale. Il faut indiquer la bonne colonne et la bonne ligne.

Image

On voit sur cet autre schéma que la lampe 23 correspond à la colonne 2 et ligne 3 => 23.

Image

Avant d'aller plus loin, il faut présenter ce qui se passe sur chaque colonne et ligne pour qu'une ampoule s'allume.
L'ampoule 23 est donc à l'intersection de la colonne 2 et de la ligne 3.

Dans ce cas on a ce montage complet là :

Image

Ca fait peur ?
Pas de panique ! On va simplifier...

Les circuits logiques (carrés et triangles) sont la pour commander le montage.
Ils reçoivent l'ordre de la carte mère du flipper (la CPU)

Donc on peut "simplifier" le montage comme ca:

Image

Là encore si vous ne connaissez pas bien le fonctionnement des transistors (ici TIP102 et TIP107) on peut encore simplifier le montage comme ca :

Image

Donc résumons :
Nous avons sur chaque colonne une sorte d'interrupteur qui apporte le 18Volt.
Et nous avons sur chaque ligne une sorte d'interrupteur qui relie ces lignes à la masse.

Image

Sachant que notre lampe 23 est reliée à la colonne 2 et la ligne 3.
Pour que celle-ci s'allume, il faut que le 18V soir présent sur la colonne 2 et que la masse soit présent sur la ligne 3.

Ce qui revient à dire qu'il faut que le transistor TIP107 de la colonne 2 soit actif (on dit "saturé"). Pareil pour le TIP102 de la ligne3.

Image

L'activation de ces 2 "interrupteurs" permet au courant de circuler du + vers la masse. Ici du 18V vers la masse en traversant l'ampoule 23 et sa diode.
Comme la diode est dans le bon sens par rapport à la circulation normale du courant, celle-ci laisse passer le courant.

Image

Même méthode pour allumer l'ampoule 22 :

Image

Synthèse :
Donc la CPU du flipper va pouvoir commander grâce à cette matrice, 64 ampoules de façon indépendante. C'est à dire une par une !

Comment se fait il que l'on puisse voir plusieurs lampes allumées ?

En réalité, tout se passe très vite.
La CPU va commander chacune des colonnes les unes après les autres.
Colonne 1, puis colonne 2, ainsi de suite et recommencer en colonne 1.
Temps de mise sous tension d'une colonne : quelques milli-secondes.

En même temps, la CPU va commander la mise à la masse d'une ou plusieurs ligne.

Donc à chaque intersection ligne/colonne l'ampoule correspondante, va s'allumer très brièvement. 1/8 de cycle (1 colonne sur 8 ) mais pour notre œil qui est lui très lent (rémanence rétinienne) il va voir la lampe allumée.

Autre exemple de la rapidité d'allumage. Quand vous êtes en mode test auto des ampoules. Tout le plateau clignote au même rythme.
Nous avons donc l'impression que toutes les lampes sont allumées en même temps. C'est faux. Elles sont allumées 8 par 8 au rythmes des colonnes (toutes les lignes) étant reliées à la masse.


Dysfonctionnements et causes possibles

Diode en court-circuit.
Il arrive qu'une diode soit endommagée et qu'elle ne remplisse plus sa fonction de valve/clapet. Bref, elle se comporte comme un fil.

Sur le schéma ci-dessous, j'ai tracé un trait sur la diode de l'ampoule 12.

Image

Quand la lampe 12 sera commandée (Col1 + ligne 2) pas de problème :

Image

Mais regardons ce qu'il se passe si par exemple on commande la lampe 23 (col2 + ligne 3) :

Image

On voit que la diode endommagée permet au courant de passer aussi par un autre chemin. Donc en plus de traverser l'ampoule 23, il va aussi passer par 22, 12, 13 (mais en brillant 3 fois moins fort).

Conclusion :
Lorsque plusieurs ampoules s'allument en même temps, alors que ca n'est pas prévu, il peut s'agir d'une diode en court-circuit.

Diode cassée/dessoudée
Il arrive qu'une diode soit endommagée, cassée ou dessoudée.
Dans ce cas, aucune possibilité que le courant passe.

On a beau piloter la bonne colonne et ligne. Rien ne se passera.

Image

Conclusion :
Lorsqu'une ampoule (en bon état) ne s'allume pas. Il faut vérifier le support, la douille, la diode associée.


Transistor de colonne défectueux.
Les transistors vieillissent aussi et des fois c'est le drame. Ils ne fonctionnent plus.

Majoritairement, 2 états sont possibles :
1) il ne peut plus appliquer le 18V à la colonne => dans ce cas aucune lampe de cette colonne ne marchera.

2) il connecte constamment le 18V à la colonne. Comme-ci dessous:

(je dis majoritairement car des fois des transistors se comportent très bizarrement. Un test unitaire est donc nécessaire)

Image

C'est ce cas qui va nous intéresser.
Exemple, la lampe 22 va être commandée (Col2 + ligne2)

Image

En plus de la lampe 22, comme la masse est présente sur toute la ligne 2. La lampe 32 peut etre allimentée.

Image

Autre exemple : Commande de la lampe 11 et 13

Image

La encore, les ampoules de la colonne 3 en profitent...

Image

Conclusion :
Dans le cas d'un transistor de colonne constamment actif. Les lampes de la colonne correspondante apparaîtront constamment allumées en plus des autres ampoules normalement pilotées.


Transistor de ligne défectueux.
Même raisonnement avec une ligne...

Majoritairement, 2 états sont possibles :
1) il ne peut plus appliquer la masse à la ligne => dans ce cas aucune lampe de cette ligne ne marchera.

2) il connecte constamment la masse à la ligne. Comme-ci dessous:

Image

Commande de la lampe 11 :
Une autre lampe de la ligne 2 s'allume. (la 12)
Image

Commande de la lampe 23 :

Image

Une autre lampe de la ligne 2 s'allume. (la 22)

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Et même si aucune lampe n'est pilotée, comme les colonnes sont alimentées successivement...

Image

la 12 puis la 22, puis la 32... s'allumeront successivement au rythme très rapide des colonnes. On aura l'impression que toutes les ampoules de la ligne sont allumées.

Conclusion :
Dans le cas d'un transistor de ligne constamment actif. Les lampes de la ligne correspondante apparaîtront constamment allumées en plus des autres ampoules normalement pilotées.

Voila, j'espère que ce ptit tuto vous permet de mieux comprendre le fonctionnement d'une matrice de lampe et d'en appréhender les dysfonctionnements.

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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par jets » dim. 13 11, 2011 17:47

Vive l'hiver!

C'est la saison des tutoriels!

Vas falloir que je le relise car j'avoue que cela fait pas mal à assimiler pour un néophyte en électronique comme moi, mais ça vas m'aider à comprendre pourquoi le lock de mon Scared Stiff ne s'allume pas et que les autres ampoules de la même ligne ( en l’occurrence la 6 ) semblent suralimentées car impossible de les passer en noflix plus sans qu'elles soient allumées en permanence.

Je vais déjà changer la diode de l'ampoule en question ça mange pas de pain.

Quoi qu'il en soit un grand merci pour toutes ces explications qui vont aider bon nombre de personnes comme moi.

Merci et @+
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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par jack26 » dim. 13 11, 2011 17:56

Merci Yann d'avoir pris le temps de réaliser ce tuto très clair.
:x24: :x24: :x24: :x24: :x24:
L'explication des différentes pannes possible avec leurs conséquences sera d'une utilité certaine pour tout les membres du site.

A+

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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par jets » dim. 13 11, 2011 18:13

J'oubliais, ce modèle de diode est il le bon pour les lampes commandées.

Diode zener 1N4746A 18V 1W

Je suppose que oui, mais je préfére ne pas faire n'importe nawak! :x25:

Merci
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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par manu2 » dim. 13 11, 2011 19:06

Merci beaucoup pour cet article, trés instructif. On voit l'importance des diodes, et je pense qu'on peut le généraliser aux contacts et bobines, non ?

Par contre, je n'ai pas trouvé ma réponse concernant un problème de lampes sur le Banzaï Run. J'ai une colonne qui reste toujours allumée sur le plateau du haut, tandis que sur le plateau du bas, ça marche impec. C'est la colonne 9 qui a le même connecteur que la colonne 3, 1J7-3, et le même composant Q62. Il y a donc 64 ampoules commandées + 8 sur cette colonne 9. Il doit donc y avoir un composant HS qui fait permuter l'allumage des ampoules entre colonne 3 et 9 ?
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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par yann » dim. 13 11, 2011 19:10

jets a écrit :J'oubliais, ce modèle de diode est il le bon pour les lampes commandées.
Diode zener 1N4746A 18V 1W
Je suppose que oui, mais je préfére ne pas faire n'importe nawak! :x25:
Merci
Non ! ta diode est une diode ZENER (rien à voir avec les diodes "classiques")
Celle-ci laisse passer les tensions supérieurs à 18V.

Perso j'ai un stock de 1N4004 (bloque du 400V) et supporte 1A en courant.
Utilisable à peu prêt partout.
diode_4004_4007_4001.jpg
diode_4004_4007_4001.jpg (78.69 Kio) Vu 8637 fois
(Je ferais un ptit tuto sur les diodes si besoin.)

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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par 8gord » dim. 13 11, 2011 19:35

tres tres bonne article explicite et simple a garder sous la main . Merci yann
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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par jets » dim. 13 11, 2011 20:12

yann a écrit :
Perso j'ai un stock de 1N4004 (bloque du 400V) et supporte 1A en courant.
Utilisable à peu prêt partout.
diode_4004_4007_4001.jpg
(Je ferais un ptit tuto sur les diodes si besoin.)
Ma question n'était pas idiote pour finir, merci pour ta réponse.

Donc ce type de diode peut être utilisé pour les lampes, les microswitch et les targets par exemple? :?):

Merci :x26:
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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par gorn » dim. 13 11, 2011 20:21

:x24:

Merci de cette explication Yann.
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Re: La matrice des ampoules commandées (LAMP MATRIX)

Message par yann » dim. 13 11, 2011 20:28

jets a écrit :Donc ce type de diode peut être utilisé pour les lampes, les microswitch et les targets par exemple? :?):
La 4004 ? oui, + les bobines...

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