15) La réalisation matérielle de l’électronique.

Avant de décrire en détails le coffret, nous allons passer en revue les deux modules électroniques à assembler. Ils n’utilisent que des composants ordinaires, car un amateur ne peut prétendre souder des composants de surface. Sauf exception, les résistances sont des type 1/4 de watt. Le BUZZER B est de faible dimensions pour se loger aisément sous le capteur rotatif qui s’immobilise sur le couvercle. C’est un  composant polarisé, donc faire attention à son orientation avant de le souder sur le circuit imprimé.

Réalisation du circuit imprimé principal.

Largement inspiré de celui de la petite station météorologique, il partage avec cette dernière plus de 90% de son ADN. À bien y regarder vous constaterez qu’il ne s’agit pas à proprement parler d’un clone, mais que la ressemblance est frappante et réutilise intégralement la technique qui consiste à mettre en œuvre une plaque cuivrée prépercée. Le dessin du circuit principal est donné en page 19 de . Pour ceux qui prendraient le train en marche, c’est à dire qui n’ont pas été sur les liens proposés dans le chapitre précédent, le dessin de la Fig.28 dans le manuel montre les pistes cuivrées comme si le support était transparent, le Buzzer B étant représenté en mode filaire. Les bandes de cuivre sont coloriées, facilitant l’interprétation de leur affectation, et mettant en évidences certaines coupures de pistes peu repérables. Les fils rigides servant de ponts sont coloriés en fonction de leur utilisation. Bleu pour GND, rouge pour le +5Vcc, orange pour l’alimentation extérieure sur le petit connecteur HE14 repéré 1 sur la Fig.44 du tutoriel. Comportant trois broches pour mieux supporter l’élément femelle qui y sera branché, sa broche centrale n’est pas soudée pour « augmenter l’isolement électrique » entre les deux extrémités. Les deux ponts tracés en mode filaire sont placés sur le dessous coté cuivre. Ce n’est qu’à la mise au point finale que la « médiocrité » des capteurs rotatifs approvisionnés a rendu indispensable l’ajout de deux condensateurs de 10nF. C’est la raison pour laquelle ils sont ajoutés sur le dessous du circuit coté cuivre comme on peut le constater sur la Fig.43 en 4 (Il en existe de différentes fiabilités. Les capteurs approvisionnés pour mes applications sont commandés par lot de cinq et sont d’un coût très faible, mais leur fini n’est pas peaufiné … on s’en doute !) En 1 on notera que les diverses pistes cuivrées traversent verticalement le circuit dans le sens transversal. Ne pas se tromper quand on va découper la plaque approvisionnée. En 3 et 5 on peut voir des zones de séparation électrique dans lesquelles les pistes en cuivre ont été enlevées à l’aide d’un cutter. Enfin en 2 réside l’un des deux ponts de câblage situés sur le dessous. Notez au passage que dans la réalité il a été finalement plus commode de souder les condensateurs transversalement contrairement à ce que représente la Fig.29 dans le livret, celui du haut étant à l’extérieur du circuit imprimé ce qui ne pose aucun problème.
Particulièrement important pour éviter de graves déconvenues au moment d’assembler l’électronique dans le coffret, il faut IMPÉRATIVEMENT donner aux lignes de raccordement des longueur suffisantes. En effet, quand le circuit sera introduit au fond du coffret, ce dernier étant vraiment petit et ne gaspillant aucun volume disponible, il sera incontournable de pouvoir brancher et débrancher facilement les autres modules. La photographie de la Fig.44 présente l’électronique principale entièrement terminée. Remarquez que pour loger facilement les torons de câblage tout en leur octroyant une longueur notable, ils sont pliés en deux au moment de l’intégration des

divers modules. On retrouve en 3 le condensateur de 10nF anti-rebonds qui déborde du circuit imprimé. En 1 se trouve un petit connecteur qui amène la tension continue extérieure issue de la pile ou de l’accumulateur rechargeable d’alimentation VIN. En C on retrouve le connecteur HE14 de deux fois 15 broches sur lequel s’enfiche le petit module électronique NANOARDUINO. Le type utilisé est un peu haut pour laisser entre les deux lignes de contacts assez d’espace verticalement pour loger les torons de liaison. En A nous avons les deux petits connecteurs HE14 mâles recevant les straps qui répartissent sur le connecteur B de l’afficheur OLED les polarités de l’alimentation. Les trous d’implantation des liaisons filaires sont représentés par les petits cercles sur le dessin, la légende des couleurs étant fournie en bas de la page 18 du manuel. Bien visible en 5 le transducteur acoustique. Derrière en 6 se trouve la résistance de 15MΩ. Cette dernière est de dimensions supérieures à celles des autres composants. L’élément 7 s’avère également plus volumineux. Normalement il devrait être comme les autres, mais au moment de finaliser le prototype je ne disposais que d’éléments plus puissants de type 1/2 watt pour les valeurs disponibles de 1kΩ.  En 8 nous avons les trous ØM3 de liaison entre le circuit imprimé et le fond du coffret. Enfin, en 9 on peut voir quelques liaisons filaires souples qui établissent des ponts de câblage sur le circuit imprimé avec en 10 des ponts rigides.
Effectuer le câblage et les soudures devra se faire dans un ordre « logique » et avec méthode. On commence par les ponts conducteurs en petits fils électriques rigides tels que 10, ainsi que les dix résistances et les fils souples 9. Quand à gauche on a terminé, et que les trois connecteurs HE14 sont en place, comme visible sur la Fig.44 on peut souder le Buzzer qui est légèrement surélevé par ses petits bossages sur le dessous. Vue plongeante en Fig.45, de l’autre coté du module en cours d’élaboration, quand vous assemblez le petit pont de liaison coudé cinq fois, et qui saute les deux fils bleu et blanc, intercalez un petit carton rigide entre les trois conducteurs pour ne pas risquer de faire fondre l’isolant au moment de procéder à la soudure.
Un autre petit détail important doit attirer votre attention : Bien que ressemblant à de gros câbles EDF véhiculant 500A sur les macrophotographies, les fils de liaison souples sont vraiment très fins puisqu’ils sont détachés de nappes de fils employées pour constituer des limandes d’ordinateurs. On passe son temps coté pile pour insérer les fils et les composants, puis coté face pour réaliser les soudures. Au raz des implantations, ces longs fils souples sont particulièrement vulnérables à la torsion. Pour les protéger durant ces nombreuses manipulations, au fur et à mesure de l’avancement des opérations, les divers torons sont provisoirement tenus à l’extrémité droite en A par du petit fil rigide replié à convenance coté cuivre pour immobiliser les liens fragiles tels que D, E et F. (Voir la Fig.46 ci-contre)

Courage, le bébé se porte bien. On continue résolument sans s’énerver, avec calme et bonne humeur. Quand tous les fils souples sont soudés, qu’il ne manque plus que les connecteurs HE14 supports de l’afficheur OLED et du microcontrôleur. On prend une quelconque sonnette ou un ohmmètre et l’on rassemble les fils en les torsadant comme visible en 2 sous forme de trois torons bien distincts : Ceux qui iront vers le clavier, vers le module horloge, et ceux qui seront branchés sur le codeur rotatif. Puis, comme le montrent les Fig.44 et Fig.47 en 4, on les sépare mécaniquement en les « compactant » par de la gaine thermo-rétractable. Pour les connecteurs restant à souder, il faut s’y prendre avec méthode car les trois éléments exigent un positionnement précis.

L’assemblage des deux lignes de contacts X et Y qui supportent la carte NANO Arduino doit présenter une orientation verticale soignée. Pour assurer la correspondance parfaite avec les picots du connecteur de la carte électronique NANOARDUINO, personnellement je commence par en vérifier l’alignement rigoureux des trente broches. Puis j’insère les deux connecteurs X et Y qui sont ensuite positionnés sur notre circuit imprimé. On retourne le tout et l’on soude les quatre picots d’extrémité. Les deux lignes X et Y étant alors parfaitement placées, on enlève la petite carte électronique et l’on achève le soudage des autres broches. Pour toutes les étapes de la réalisation de ce circuit, chaque soudure est vérifiée avec une loupe à fort pouvoir grossissant pour s’assurer qu’il n’y a pas de contact interdit avec les éléments voisins, et que la soudure présente un aspect visuel correct. Un contrôle permanent à chaque étape est le gage d’un fonctionnement « immédiat » et fiable. Les deux lignes X et Y des connecteurs femelle HE14 présentent une hauteur H moyenne, car il faut impérativement que les torons de fils logés entre ce deux « murs » puissent bénéficier d’un certain confort. Pour vous donner une idée plus précise, sur la Fig.48 la hauteur H des éléments sélectionnés pour équiper le prototype fait presque 9mm.

Le chapitre suivant est ici.

 

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