Analyse circuit NKE (afficheur LCD)

[AnLouarn]

Bonjour a tous,

Je possède une centrale NKE (marine) permettant d'afficher la vitesse du bateau, la profondeur, ... Bref, une pelleté d'informations.
Actuellement, j'ai un afficheur en panne, sur lequel je dois remplacer le LCD.
En complément, j'aimerais me faire mon propre afficheur, sur la base d'un Arduino ou du MSP430.

Il me faut donc comprendre comment fonctionne la transmission de l'information.
J'ai récupéré un schéma (cf pj) de l'afficheur le plus simple, qui peut afficher 4 chiffres sur un LCD.
Celui ci n'affiche qu'un canal (il y a plusieurs canaux, de 0 à 7, pour chaque type d'information).

Voici ce que j'ai compris:
La sélection du canal se fait via les pattes 3/4/12/13 du CI n°3 (un 4029).
Celle ci permet d'introduire un décalage, pour interpréter la partie du signal correspondant a ce que l'on veut afficher.
Il y a 4 informations de type BCD envoyées a 4 CI 4056.
Chaque CI est branché à un chiffre de l'afficheur LCD.

Question simple: en haut du schéma, a quoi correspond le "BP" dans un carré ?

Ensuite, le plus compliqué est de comprendre comment est construit l'information (la structure des trames).
La lecture du schéma devrait permettre de comprendre comment sont faites ces trames, ce qui signale le début ou la fin de la trame.

En entrée du circuit, je ne comprend pas a quoi servent ou plutôt, comment est utilisé le CI 9 (40106).

Comment la fréquence du signal est elle identifiée ?
Une partie du 4555 sert je pense a informer le 4056 s'il doit ou non faire l'affichage (via le strobe, en sortie du 4555 pin 9/10/11/12).
Ceci signifierait que les entrée des pin 14 et 13 du 4555 sont synchronisées avec le CI 1 (4520), qui est le bus d'information pour les 4 CI 4056.

Bref, je galère a comprendre quelle tête peut avoir ce signal.

4520 Dual binary counter
4555 Dual binary to 1 of 4 decoder / demultiplexers
4029 Presettable Up/Down counter
4013 Dual D-Type Flip-Flop

Toute aide est la bienvenue !


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[f6exb]

Bonsoir,
Ta pièce jointe n'a pas encore été validée.
Ce n'est pas la structure des trames que tu recherches ?
http://nke-marine-electronics.fr/wp-...-interface.pdf

[f6exb]

Ça n'utiliserait pas le protocole NMEA-0183 ?
http://www.cedricaoun.net/eie/trames%20NMEA183.pdf

[PA5CAL]

Bonsoir

Le 40106 est un sextuple inverseur à trigger de Schmitt (en d'autres termes, six portes inverseuses présentant une hystérésis). Sous une alimentation de 5V, les seuils de basculement sont typiquement de 2,2V et 3,2V.

Ces portes servent à réaliser diverses temporisations. Ainsi :

• pour la porte du haut, un front montant en entrée produit en sortie un front descendant retardé de t_1u = –ln(1–3,2/5).R1.C1 ≈ 1,02×10k×1n = 10,2µs, et un front descendant en entrée produit en sortie un front montant retardé de t_1d = –ln(2,2/5).R1.C1 ≈ 0,82×10k×1n = 8,2µs ;

• pour la deuxième porte, un front montant en entrée produit en sortie un front descendant pratiquement immédiat, et un front descendant en entrée produit en sortie un front montant retardé de t_2d = –ln(2,2/5).R2.C2 ≈ 0,82×470k×1n = 386µs ;

• pour la troisième porte, en considérant que R3 est très supérieure à R4 et que la tension directe de la diode D2 reste en moyenne de l'ordre de 0,57V, un front montant en entrée produit en sortie un front descendant retardé de t_3u = –ln(1–3,2/(5–0,57)).R4.C3 ≈ 1,28×10k×10n = 128µs, et un front descendant en entrée produit en sortie un front montant retardé de t_3d = –ln(2,2/5).R3.C3 ≈ 0,82×2,2M×10n = 18,1ms ;

• chaque fois que la sortie de la deuxième porte produit un front descendant (précédé d'un niveau haut et suivi d'un niveau bas suffisamment longs), la sortie de la quatrième porte produit une impulsion positive d'une durée t₄ = –ln(2,2/5).R5.C4 ≈ 0,82×100k×1n = 82µs ;

• chaque fois que la sortie 6 (Q2) du 4555 produit un front descendant (précédé d'un niveau haut et suivi d'un niveau bas suffisamment longs), la sortie de la cinquième porte produit une impulsion positive d'une durée t₅ = –ln(2,2/5).R6.C5 ≈ 0,82×10k×1n = 8,2µs ;

• la sortie de la porte du bas produit un signal rectangulaire, avec un niveau haut d'une durée t_6H = –ln((5–3,2)/(5–2,2)).R7.C6 ≈ 0,44×220k×10n = 0,97ms et un niveau bas d'une durée t_6L = –ln(2,2/3,2).R7.C6 ≈ 0,375×220k×10n = 0,82ms, soit une fréquence d'environ 557Hz.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PA5CAL]

Concernant l'indication BP, elle correspond au signal issu de la sortie 6 (Q3) du 4520. Cette sortie produit un signal carré de fréquence 16 fois plus faible que le signal sortant de la sixième porte 40106, soit 34,8Hz.

Compte tenu de la présence de l'afficheur LCD, je me risque à dire qu'il s'agit probablement du signal de commande de « Back Plane » de cet afficheur (les signaux de « Front Plane » servant à piloter chaque segment individuellement).

[AnLouarn]

Pa5cal,

BP = Back Plane, donc en gros le rafraichissement du LCD, cadencé a un peu plus de 30 Hz => ça correspond bien en effet, mais sur l'afficheur LCD, je ne vois pas de pin pour le back plane : Il y a un pin pour le commun, et un pin par segment.

Merci pour le decodage du 40106, je vais regarder ca et pouvoir comprendre comment il fonctionne.
A partir de ce que tu m'as dis, j'ai la fréquence du signal, et si j'interprete correctement, la longueur de la trame et de chacune de ses composantes.


f6exb,

La centrale est de 1988, et apparemment c'est a partir de la génération suivante que le NMEA a été utilisé.
L’électronique super simple embarqué dans cet afficheur me fait dire qu'il n'est pas en mesure de comprendre du NMEA, qui est assez évolué.

[f6exb]

Quelle est la référence de la centrale ?
Et une petite photo pour faire des recherches par google image ?

[PA5CAL]

Je pense qu'il y a une erreur dans le schéma au niveau du sens de la diode D1.

Le compteur du 4520, qui produit les chiffres à afficher, ne peut être incrémenté via la première porte 40106 que par des fronts montants du signal d'entrée qui sont précédés d'un niveau bas et suivis d'un niveau haut dont les durées sont chacune d'au moins plusieurs microsecondes (f_max≈122kHz).

Or, avec le sens de D1 qui figure sur le schéma, chacun de ces fronts montants du signal d'entrée produit aussi immédiatement en sortie de la deuxième porte 40106 un niveau bas qui, au travers de la quatrième porte 40106, réinitialise immédiatement le compteur 4520 en appliquant un niveau haut sur son entrée 15 (Reset, asynchrone et prioritaire).

Ce niveau haut de réinitialisation du compteur ne disparaît que si le signal d'entrée est maintenu au niveau bas durant plusieurs microsecondes, mais réapparaît immédiatement dès que le niveau d'entrée repasse au niveau haut (puisque dans ces conditions C4 a été déchargée au travers de la diode de protection interne présente sur l'entrée de la quatrième porte 40106).

Par conséquent, le compteur 4520 ne peut présenter que 0000 sur les entrées des 4056. Il ne peut pas compter.

[AnLouarn]

Je vais vérifier D1 sur le circuit ce soir.

La centrale est une Compact 2: NKE_Compact2.jpg

Afficheur : Afficheur.jpg

[AnLouarn]

Pas5cal,

Je pense que je viens de comprendre: le BP (back plane) est connecté au Vss (ou commun) du LCD.
Mais du coup, il faut faut aussi que la commande des segments du LCD soit synchronisé (dans le 4520) avec ce signal BP.

Mais quel est l'intérêt de ce procédé ? Réduire la consommation électrique du LCD, mais comment ?

Je vais vérifier le branchement du LCD sur le BP ce soir.

[jiherve]

bonjour
le signal BP doit aussi être connecté aux 4056.
La raison de ce type de commande c'est d’éviter l’électrolyse du cristal liquide qui est en réalité commandé en alternatif.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4054b.pdf
JR

[AnLouarn]

Apres un peu de recherche sur le fonctionnement du BP.

Si le montage en le BP et le segment est tel que ci dessous, en effet, l'utilisation du BP permet alors de réduire la consommation électrique, celui ci n'étant alors passant que la moitié du temps; mais alors, pkoi prendre une fréquence de 32 Hz ? Si on mets 100 Hz, le LCD sera aussi passant la moitié du temps (lorsque BP est à l'état bas), mais avec un meilleur rafraichissement de l'affichage.

[PA5CAL]

Un afficheur LCD doit impérativement être piloté par des tensions alternatives. Si une tension présentant une moyenne non nulle devait être appliquée aux électrodes situées de part et d'autre du cristal liquide d'un segment, celui-ci subirait une électrolyse qui le détruirait.

On fait donc en sorte de faire varier rapidement les tensions appliquée aux électrodes de sorte :
- que de la différence des tensions entre les électrodes d'un segment soit en moyenne toujours nulle,
- que l'amplitude de cette différence soit importante quand le segment est actif,
- que l'amplitude de cette différence soit faible quand le segment est inactif.

[EDIT: grillé par jiherve]

[AnLouarn]

@jiherve @Pa5cal
Je viens de voir les réponses, je comprends mieux.
Le BP n'est pas connecté au LCD, mais au pin 6 du 4056 (disp freq), c'est donc le signal horloge permettant de commander l'affichage des segments du LCD en alternatif.

Pour mes tests, je l'ai fait en continu a partir d'un MSP430: ça fonctionne pour du test, mais ce n'est donc pas a faire en mode normal (voir ce post https://www.hisse-et-oh.com/forums/e...k2-nke-compact, il y a une vidéo du test du LCD)

[PA5CAL]

Une fréquence élevée augmente la consommation du circuit et nécessite d'avoir un écran LCD très réactif (ce qui n'est généralement pas le cas). Une fréquence de 32Hz est déjà très suffisante pour faire le travail.

[Fustigator]

Ça n'utiliserait pas le protocole NMEA-0183 ?

Non; NKE utilise un protocole de bus spécifique (Toplink); néanmoins il existe un boitier d'interface Toplink-NMEA, si on a besoin de sortir en NMEA; en revanche, certains équipements NKE admettent une entrée en NMEA.

[AnLouarn]

Et encore, Top Link, c'est la génération d'après !

Pourquoi je m'obstine avec ce vieux matériel, alors ?

D'abord parce qu’il fonctionne (presque), et que je préfère réparer que remplacer quand c'est possible (tant pis pour la société de consommation).
Ensuite parce que il est électroniquement simple (enfin, pas trop pour moi, mais plus simple que les systèmes actuels) donc maintenable.
Et dernier point, c'est de l’électronique, et ça m'intéresse.

[f6exb]

En quoi l'affichage est-il naze ?
Panne électronique ou afficheurs pompés ?

[AnLouarn]

L'ecran LCD n'a plus de contraste (c'est vieux, plus exposition marine, cf la photo).

Donc en 1er, je change le LCD.

Ensuite, je veux me faire mon propre afficheur, en decodant la trame via un MSP430 (comme un Arduino, mais chez Texas Instr.).

De la sorte, je pourrais gérer dans un meme boitier 2 ou 3 afficheurs, afin d'avoir vitesse, profondeur, vent.
Ou autre, par ex. ajouter la tendance (+ ou - rapide, ...)

Bref, ouvrir les possibles !

Pièce jointe 381575

[jiherve]

bonsoir
en effet l'ensemble semble avoir bouffé pas mal d'UV!
JR

[Fustigator]

4 possibilités :
- calibrage de couleur de mon écran (ma sonde Spyder vient d'infirmer cette possibilité).
- calibrage de couleur de votre APN vraiment bizarre.
- modèle de chez NKE d'une couleur dans aucun des catalogues de l'époque.
- exposition aux intempéries.

J'hésite ....

[AnLouarn]

La couleur, initialement chez NKE, c'était blanc / ivoire ou noir.
Ici, c'etait blanc/ivoire.
Bon, après 30 d'UV au soleil, ben il a un peu bronzé !

Je n'ai pas pu regarder le circuit hier soir, je pense trouver le temps ce WE.

[AnLouarn]

Bon, c'est un peu la galère.
J'ai utilisé le site https://www.falstad.com/circuit/ pour simuler le circuit (il est en pj), je n'arrive a rien de concluant.

J'ai remis dans un doc l'analyse du fonctionnement que j'ai compris, mais au final, je n'avance pas.

Tout ce que j'ai compris, c'est qu'il y a une trame d'information, que ces trames sont séparées d'une grande durée (a priori en utilisant les tempo porte 3 et 4).
A l'intérieur de ces trames, il y a également des séparations, afin d'isoler chacune des informations.

Mais pas plus: aucune idée de ces durées entre les trames et à l'intérieur des trames.

Si qq'un a une idée ...

Portes.txt

Fonctionnement.pdf

[f6exb]

D'où provient le fil blanc ?

[PA5CAL]

Et au sujet du sens de la diode que j'ai évoqué au post #8 ?

Pour analyser correctement le fonctionnement du montage, il faut que le schéma auquel on se réfère corresponde à la réalité.

Il faudrait vérifier (au testeur de continuité ou en suivant les pistes) dans quel sens la diode D1 est branchée. Et il ne serait peut-être pas inutile de vérifier du même coup le sens de la diode D2.

[AnLouarn]

Quel fil blanc ?
Celui du signal ?

Il provient de la centrale NKE

[AnLouarn]

Je ne peux pas vérifier sur le modèle Speedo, car je n'ai pas le circuit sous la main.

en revanche, j'ai celui du Compact.
Celui ci est un peu plus compliqué, car on peut sélectionner le canal a afficher, et il y a une commande de RAZ qui est envoyée à la centrale.
Pour ma culture, que sont les "B", "D", "C", "A", "C" en bas du schéma ?

Compact-schema.jpeg

Compact-Nomenclature.jpeg


Sur ce nouveau schéma, la porte 3 correspond à la porte 1 (corrigez moi si cela est faux), avec les même valeurs de composant.:
Porte 3 / R3 = 2.2 Mohm Porte 1 / R2 = 2.2 Mohm
Porte 3 / R4 = 10 kohm Porte 1 / R1 = 10 kohm
Porte 3 / C3 = 10 nF Porte 1 / C1 = 10 nF

La porte 2 est identique sur ces deux schémas.
Je ne suis pas parti pour analyser celui ci, car il est (je pense) plus complexe, avec les 2 entrées (choix du canal et RAZ).
A noter que ce bouton RAZ ne figure pas sur le schéma, car il est directement câblé sur un des fils de connexion de la platine (dans le rond en haut, au milieu)
image3.jpeg



J'ai regardé sur le circuit: sur ces 2 portes, les 2 diodes sont comme sur le schéma.

Sur le schéma du speedo seul, la porte 4 qui commande le RAZ du 4520 (pin 15) se retrouve dans la porte 3 (1nF, 100kohm).
R4 est connecté au +5V (pas explicite sue le schéma)

En revanche, sur cette porte, je pense avoir compris de la datasheet du 40106 que la sortie 6 était inversée par rapport a l'entrée 5 (et dans ma mémoire, le petit rond apres le symbole indique que la sortie est inversée). Ce qui signifierait plutôt que le RAZ n'est envoyé qu'a impulsion régulière, lorsque la sortie de la porte 2 de ce schéma est basse suffisamment longtemps (combien ?).

Je ne l'ai pas encore dit, merci a tous de l'aide apportée.

[PA5CAL]

Au temps pour moi. Ma réflexion semble s'émousser après 2h du mat'.

En fait la base de temps de la deuxième porte 40106 est extrêmement longues comparée celle de la première. Une fois les capas C2 et C4 chargées (c'est-à-dire la sortie de la deuxième et de la quatrième porte à l'état bas), soit après l'application d'un niveau haut d'au moins 82µs sur l'entrée, des impulsions négatives assez courtes peuvent faire avancer le compteur 4520 produisant les chiffres affichés sans provoquer sa réinitialisation.

La réinitialisation de ce compteur peut être réalisée en appliquant sur l'entrée un niveau bas d'au moins 386µs avant le niveau haut.

[f6exb]

Bonjour à tous,
Comme très peu d'informations traînent sur le net, il faut jouer aux devinettes.
Il y a 8 canaux pour l'affichage de huit mesures différentes.Ces canaux sont choisis en affichant leur n° en binaire sur les entrées de présélection
du compteur 4029. Or, si ce choix peut être fait sur la carte 502 que tu viens de mettre (et que j'ai également vue sur heo),la carte 501 que tu
appelles speedo n'a pas cette possibilité. Daprès la notice la vitesse correspond au canal 0 (donc 0000 pour la présélection). Cela me fait penser que
ces entrées sont codées en dur (microswiches, straps ou ponts de soudure). Cela permet d'affecter en permanence un canal à un afficheur déporté et éventuellement de choisir ce que l'on voudrait afficher. Regarde comment c'est câblé sous le 4529.

Le 4029 est cablé en décompteur binaire. À l'arrivée d'une impulsion sur la pin 1, le n° du canal est chargé, puis chaque arrivée d'une impulsion sur la 15, le fait décrémenter. Au passage par 0 une retenue est générée sur la 7 et entre sur la 1 du 4555 (entrée A de la première moitié).

Comme il n'y a qu'un seul fil de signal les données doivent être transmises en série, et les 8 canaux à la queue leu-leu.Le 4529 permet alors d'arriver au bon moment dans la série par une temporisation que je ne comprends pas encore.

Sur le schéma de la carte 502 que tu as joint, la sortie du pemier inverseur est nommée "tops". Je pense qu'une fois la sélection du bon canal
activée, les impulsions sur le fil blanc doivent être prises en compte et totalisées par le compteur 4520 avant affichage.

La sortie du 2è est appelée "latch" et doit figer les afficheurs. Celle du 3è est la RAZ.
Je ne parviens pas à lire ce qui est écrit en face de la sortie du 6è. Mais celui-ci correspond à la fréquence de rafraîchissement des lcd après
division par 16.

Désolé si je raconte des choses que tu as déjà trouvées, mais ça m'aide aussi à réfléchir.

[AnLouarn]

Cela me fait penser que ces entrées sont codées en dur (microswiches, straps ou ponts de soudure).

En effet, ce sont les pin 3, 4, 12 et 13 du 4029 (Speedo) qui permettent de selectionner le canal, en étant soudé a Vdd ou Vss.
Suivant le canal sélectionné, on a un afficheur qui donne soit la vitesse (Speedo), soit la profondeur, etc...