Flip Fluid réalise une simulation FLIP sur un affichage flipdot 13×28

Présentation

Le projet FLIP Fluid transpose une simulation de fluide implicite (FLIP – Fluid Implicit Particle) sur un écran électromécanique flipdot de 13 × 28 points. L’installation a été conçue pour l’événement EMF2026 et repose sur des panneaux récupérés d’un stock de vieux flipdots, dont le code de date indique 2007. Chaque point est constitué d’un disque à double aimant et de deux noyaux polarisables, ce qui rend le dispositif non‑volatile : l’état du point persiste sans alimentation.

Architecture matérielle

Le panneau étudié comporte 13 rangées et 28 colonnes, les colonnes étant regroupées par sept points, d’où le facteur 28. Le circuit d’origine pilote l’ensemble du tableau comme une matrice unique, limitant la fréquence de rafraîchissement à environ une seconde. Chaque bobine possède une résistance d’environ 18 Ω, ce qui implique un courant de 0,666 A sous 12 V. Pour réduire le temps de commutation, l’auteur propose d’augmenter la tension à 15‑24 V, ce qui ferait dépasser l’ampère par bobine.

Le système comprend plusieurs sous‑cartes : un décodage des lignes/colonnes, une alimentation capable de délivrer plusieurs ampères, un joystick pour l’interaction et une carte mère qui orchestre le calcul FLIP en temps réel. Tous les schémas ont été réalisés sous KiCad, ce qui facilite la reproduction du design.

Optimisation du pilotage

Le temps de basculement d’un point est d’environ 60 ms, mais la polarisation du noyau ne nécessite qu’une impulsion d’une milliseconde au maximum. En exploitant ce fait, l’auteur envisage de piloter chaque colonne en deux passes : d’abord toutes les lignes à polarisation haute, puis toutes celles à polarisation basse. Avec des impulsions de 1 ms, les 28 colonnes pourraient être rafraîchies en 56 ms, soit une vitesse comparable au temps de basculement physique.

Cette approche impose deux contraintes majeures : la puissance instantanée et la capacité de commutation simultanée. Pour chaque colonne, il faudrait fournir jusqu’à 13 A (13 rangées × 1 A) pendant la phase haute, puis de nouveau pendant la phase basse. Le driver doit donc supporter plus de 20 A de courant continu, ce qui dépasse les spécifications des circuits intégrés de commande de matrice classiques et nécessite des transistors MOSFET à faible Rds(on) et des dissipateurs thermiques adaptés.

Analyse des performances et limites

En pratique, le prototype atteint un taux de rafraîchissement d’environ 70 ms, légèrement supérieur à la cible théorique, du fait de la résistance parasitaire des traces et de la capacité de charge des bobines. Le bruit mécanique généré par le basculement des points constitue le « son du fluide », une caractéristique que les simulations numériques ne reproduisent pas. Cependant, la granularité de 13 × 28 points impose une résolution spatiale très limitée, ce qui contraint la complexité des phénomènes fluides affichables.

Le projet montre que, malgré les exigences de puissance et la complexité du pilotage, il est possible d’utiliser un affichage flipdot comme support d’une simulation dynamique. Les améliorations futures pourraient porter sur l’utilisation de panneaux à plus haute densité, l’optimisation du driver avec des architectures à découpage de phase, ou l’intégration d’un contrôleur FPGA pour gérer les impulsions à microseconde près.