Circuit imprimé et électronique gigogne.
Commences par finaliser intégralement le matériel. Quand il semble bien au point, alors seulement engages-toi dans le développement du programme ! Ce conseil d’un Ami s’est avéré tellement judicieux au cours de ma vie d’électronicien amateur, que j’essaye de ne jamais
l’oublier. À ce stade du développement de notre appareil de mesures, il faut s’engager sur une carte électronique « définitive ». L’option totalement autonome envisagée du mini laboratoire fait appel au KIT fréquencemètre visible dans l’encadré de la page de début de ce volet intitulée Affichage sur écran LCD. Si l’on veut optimiser le circuit imprimé (Repéré 6 sur le dessin de la Fig.16) qui transformera ce
fréquencemètre en un appareil compact, il faut lui donner des dimensions identiques à celles adoptées sur le KIT. Ce petit circuit imprimé optimisé sera inséré en « gigogne » sur les connecteurs du fréquencemètre initial. Le logiciel se charge alors du reste. Pour rappel la Fig.15 présente l’ensemble des composants à placer sur le circuit imprimé, auquel s’ajoutent ceux du régulateur intégré dont la Fig.17 résume la mise en oeuvre.
Comme nous allons le constater, ce noyau vital permettant de concrétiser toutes les fonctions déjà étudiées sur la version qui dialogue par voie série sur le port « USB », pourra se compléter par la suite par des petits adaptateurs extérieurs, comme nous l’avons déjà fait pour le voltmètre mesurant les tensions alternatives. Ainsi on agencera le BÉTAmètre, l’adaptateur pour mesurer la capacité des piles rechargeables etc.
Comme montré sur la Fig.16 on aboutit à l’empilage de trois circuits 1, 2 et 6 qui s’assemblent par les connecteurs et des entretoises. Livré avec le « Kit fréquencemètre » nous trouvons le module afficheur LCD 1 et le circuit imprimé 2 qui sont prévus pour s’assembler face à face mécaniquement avec les entretoises 3 et électriquement avec le petit connecteur 4.
Sur le circuit imprimé 2 supportant le microcontrôleur sont disponibles des rangées de picots 5 qui permettent de disposer librement des E/S non utilisées sur l’ATmega328. C’est d’autant bien pensé que le petit connecteur C autorise une reprogrammation du microprocesseur utilisé. Le circuit imprimé 6 sera muni coté cuivre de connecteurs femelles 7 pour établir les liaisons électriques. Sur le dessin de la Fig.16 il faut imaginer que 7 est vu par transparence de 6. Sur le haut un connecteur femelle 9 servira pour enficher les cordons de mesure. De part et d’autre de ce connecteur on trouve les trois LED. C’est la translation 8 qui engendre l’assemblage du module électronique de complément.
Intégration et problèmes de cohabitation.
Phénomène bien connu en astronautique, en aviation et à un degré moindre en automobile et électroménager, quand tous les modules élémentaires sont mis au point et correctement conditionnés, arrive la phase critique de l’intégration. On rassemble tout ce petit monde, on tasse à outrance pour respecter les volumes prévus dans le cahier des charges et… débarquent une foule de problèmes nouveaux.
Notre petite électronique ne fait pas exception.
L’ATmega328 avec son horloge à 16MHz constitue un petit émetteur ondes courtes qui rayonne allègrement une kyrielle d’harmoniques dans son environnement immédiat. En particulier les liaisons filaires allant du circuit imprimé que nous allons réaliser vers les douilles pour fiches bananes vont constituer des antennes et capter « du bruit ». Nous savons qu’un filtrage logiciel permet de parer ce type de parasites, mais une mise au point efficace et fiable doit impérativement se faire sur les « promiscuités » définitives. Ainsi nous travaillons sur une réalité qui ne sera plus remise en cause. C’est la raison pour laquelle il est fortement recommandé de suivre le conseil « violet » de mon ami donné ci-dessus et de ne pas conduire l’intégralité des études sur des montages volants avec des proximités et des longueurs de fil provisoires. On minimise ainsi les déconvenues qui surviennent lors de l’intégration définitive.
Laboratoire complet et autonome.
Autonomie totale implique de compléter le petit KIT par une alimentation dédiée qui inévitablement en augmente légèrement le coût, mais c’est un impératif pour en assurer l’universalité. Il serait parfaitement possible de l’alimenter par une prise USB de l’ordinateur, mais l’isolation galvanique serait alors perdue. La masse commune interdirait d’effectuer des mesures d’intensité sur un point « chaud » du montage en cours d’expérimentation. Une solution qui vient à l’esprit consiste à associer un petit transformateur, un pont redresseur suivi d’un condensateur de filtrage et deux condensateurs encadrant un régulateur intégré tripolaire. Après réflexions, on remplace le transformateur, le pont redresseur et son condensateur par un simple petit connecteur coaxial. Comme souvent on dispose déjà d’un petit bloc alimentation dont la sortie fournit entre 7,5Vcc et 12Vcc, on se contente d’ajouter à notre électronique une régulation +5Vcc. Le schéma de cette dernière montré en Fig.17 est
élémentaire et se passe quasiment de commentaires. Les valeurs des condensateurs C1 et C2 ne sont absolument pas critiques. Celles indiquées résultent de leur disponibilité dans « les tiroirs » au moment de la mise au point du prototype. Le petit condensateur de 100000pF en C2 est placé à proximité de 10 le régulateur intégré 7805 pour en assurer la stabilité. Il est doublé plus loin sur 6 par un deuxième condensateur de 0.47μF. Notez en 11 la présence d’une petite LED rouge de diamètre 3mm qui atteste de la présence du +5Vcc sur le circuit imprimé. Elle ne sera plus vraiment visible une fois l’appareil enfermé dans son coffret, mais lors de la mise au point avec un montage volant truffé de pinces crocodiles, ce petit luxe était bien commode lors du long développement logiciel qui parfois, voir souvent, semblait bien « figé ».
