المهندس mitxela يشغّل محاكاة سائل FLIP على شاشة flipdot

نشر المهندس المعروف باسم mitxela وصفاً لمشروع يشغّل فيه محاكاة سائل FLIP (Fluid Implicit Particle) على شاشة flipdot، وهي شاشة كهروميكانيكية كل بكسل فيها قرص مادي. بُني التركيب من أجل مخيم الهاكرز EMF2026 في بريطانيا، حيث عمل أربعة أيام دون أعطال.

يقول المؤلف إن السبب الأساسي كان التلاعب اللفظي: في محاكياته السابقة كان السائل يتحرك بمصابيح LED ويبقى صامتاً، أما الشاشة الكهروميكانيكية فتنتج الصوت بنفسها. كما أن شاشات flipdot باهظة الثمن؛ فلم يبقَ سوى مُصنّع واحد.

كيف تعمل شاشة flipdot

النقاط غير متطايرة: تحافظ على وضعها بعد انقطاع الكهرباء. في كل نقطة مغناطيسان دائمان، أحدهما داخل القرص والآخر في القاعدة، إضافة إلى نواتين تُستقطبان لتحديد الحالة.

وفّر الألواح الموسيقي سام المعروف باسم Look Mum No Computer، وهو يدير متحفاً للتقنية القديمة يتلقى تبرعات من أجهزة قديمة. على الأرجح أُخذت الألواح من حافلات قديمة. وعلى اللوح المصوَّر رمز تاريخ 2007، ودقته 13×28 نقطة، والمسافة بين الأطراف 15.24 ملم.

شرائح تشغيل رخيصة بدل المصفوفة الأصلية

تحدّث دارة التشغيل الأصلية اللوح كاملاً في نحو ثانية واحدة، لأن اللوح موصول كمصفوفة واحدة كبيرة. أظهر مايك من mikeselectricstuff أن النقطة تحتاج نحو 60 مللي ثانية لتنقلب، لكن نبضة بطول مللي ثانية واحدة تكفي لاستقطاب نواتها. لذلك اختار المؤلف شرائح جسر H الرخيصة (MX6208 وBE6208 وLK6208): حزمة SOIC-8، وتيار 0.5 أمبير عند 12 فولت. شريحة واحدة تشغّل نقطة واحدة، وسجل إزاحة 595 واحد يغطي ثماني نقاط.

مشكلة التغذية

قلب اللوح الأول النقاط المنفردة لكنه فشل عندما انقلبت كلها في الوقت نفسه: فالأمر يحتاج نحو 50 أمبير لمللي ثانية، فهبط الجهد وضعُفت النبضات فزالت مغنطة النوى بدل استقطابها. وفي النسخة الثانية استُبدلت المكثفات السيراميكية بأخرى إلكتروليتية 47 ميكروفاراد، وأُضيف مقسّم يمنع إرسال النبضة تحت 9 فولت، ورُكّبت ثمانية مكثفات بسعة 1000 ميكروفاراد لكل لوح.

العرض والطاقة والتكلفة

دقة النموذج الأولي المكوّن من لوحين 28×26 نقطة، ويعمل عليه محاكي FLIP بسرعة نحو 40 إطاراً في الثانية على Raspberry Pi Pico 2. يدير كل لوح معالج CH32V003 يستقبل البيانات عبر UART ويرسلها بـSPI. ويجمع التركيب النهائي ثمانية ألواح في إطار من الخشب الرقائقي، ويعمل ببطارية 3S LiPo أو بمصدر 40 أمبير مضبوط على 13 فولت، ويوزّع اللوح الأم STM32H7R3 البيانات عبر RS485، ويبلغ الاستهلاك المتوسط 10 إلى 15 أمبير.

باستثناء الألواح المتبرَّع بها ووقت العمل، كلّف المشروع أقل من 500 جنيه إسترليني، أي نحو 0.17 جنيه للنقطة؛ وشاشات flipdot التجارية تبدأ من خمسة أو ستة أرقام. ونُشرت تصاميم لوحات التشغيل لألواح Hanover بمقاس 13x28 على GitHub.