Concevoir, c’est obligatoirement prendre le risque de se tromper. Les conséquences d’une erreur commise et détectée trop tard peuvent enliser définitivement un projet si la déconvenue s’avère trop brutale. Je n’insisterai jamais assez sur la nécessité impérieuse de bien penser le projet avant de commencer à concrétiser. Ne pas se précipiter sous l’influence insidieuse de l’enthousiasme, prendre le temps pour analyser tous les aspects importants et en particulier :
• Une belle boite, esthétique et proportionnée dans ses formes.
• Encombrement optimisé pour des raisons évidentes de commodité d’usage.
• Disposer les prises, les douilles, les fusibles pour l’aspect visuel, sans toutefois oublier la qualité opérationnelle qui sera directement fonction de leur répartition sur la périphérie du coffret.
• Pouvoir facilement intégrer, et plus tard en maintenance déposer, n’importe quel élément.
• Prévoir une distribution interne qui facilitera le câblage et les soudures.
• Passer impérativement en revue l’intégralité de ces aspects par des vérifications sérieuses effectuées
sur des dessins réalisés proprement et à l’échelle unitaire : PRIMORDIAL !
La réalisation « primitive ».
Riche d’enseignements, la photographie de la Fig.24 présente une vue plongeante lorsque la toute première version était globalement achevée et le microcontrôleur 80C52 donnant vie à l’ensemble. À l’instar de la matière qui constitue notre corps, la Terre, les étoiles, le cube grillagé est constitué principalement de vide. (Ou d’air si vous préférez …) Ce n’est pas évident en 3, car l’image a été saisie dans un environnement sombre et l’arrière de la zone bien que constituée d’une feuille blanche, reste grise sur la photographie. Pour pouvoir faire de l’habillage avec les textes sans que l’arrière plan occupé par l’image ne soit visible et nuise à la lisibilité, tout le pourtour tel que 2 faits l’objet d’un traitement graphique de contournage. (Effacement de zones par du blanc.) Sur pratiquement tous ces dessins, j’effectue généralement du contournage en interne comme en 1. Ces traitements graphiques rendent les figures bien plus compréhensibles. Pour bien faire, il aurait été préférable de contourner l’intégralité du cube, montrant ainsi, comme en zone 1, que le total est pratiquement vide … Désolé, mais une paresse coupable m’a découragé face à l’ampleur des effacements à effectuer ! En 4 on discerne les liaisons des lignes horizontales des cathodes, dont les picots sur le circuit imprimé se trouvent à l’arrière. Le socle est un parallélépipède rectangle constitué de cinq faces telles que 6. Comme je ne voulais 
pas que le circuit imprimé soit visible, une super idée a constitué à fermer le dessus du socle, et d’y pratiquer 64 trous tel que 5 bien en face des plots sur lesquels se branchent les « tranches » de LEDs. C’est une idée géniale, c’est beau, c’est magnifique, esthétiquement sans critique … sauf que placer les broches des « tranches » verticales dans les plots de branchement s’est avéré agassivement BERK BERK de chez BERK. Le chapitre suivant décrit ma version du coffret, et explique la difficulté rencontrée.
Les dessins à l’échelle unitaire du socle.
Indispensable pour pouvoir engager le façonnage des éléments à souder, dans ce chapitre sera décrit en détails la solution adoptée sur le prototype. Il vous sera ainsi très commode d’envisager une solution personnelle contournant les difficultés rencontrées lors du développement. Les dessins du socle sont réunis dans le sous-dossier dédié <Les plans du coffret>. Ils sont réalisés à l’échelle unitaire et prévus pour être éventuellement imprimés. Comme les périphériques d’ordinateurs personnels peuvent potentiellement engendrer de légères pertes de précision en dimensions, pour lever le doute et pouvoir mesurer tout ce que vous désirez sur les dessins, une règle graduée est ajoutées aux diverses vues.
Structurellement le coffret est agencé mécaniquement par des plaques horizontales réunies par des entretoises de type Mâle / Femelle. Sur la Fig.25 on constate qu’elles comportent trois zones fonctionnelles avec en A le corps hexagonal propice à un serrage par clef plate à fourche ou à oreille. En B repéré en couleur plus claire un taraudage ØM3 peut accueillir soit une vis, soit le tenon fileté C d’une autre entretoise analogue. Mes empilages mécaniques ressemblent souvent à ce que l’on voit sur la Fig.26 extraite du dessin d’ensemble. Deux entretoises de même type sont « empilées » pour former une colonne qui en X s’enracine sur la partie supérieure du socle. Celle du haut est coloriée en orange pour mieux la situer. Sur mes systèmes mécaniques, toute la visserie est complétée par des rondelles plates assurant de meilleures surfaces d’appui sur lesquelles se répartissent les efforts de serrage. En Y l’épaisseur est plus faible puisqu’elle correspond à celle du circuit imprimé du KIT. Enfin, en Z est pincée la plaque du fond de 3mm d’épaisseur qui fait office de semelle et se voit munie de pieds en caoutchouc adhésifs.
Coupe transversale de la solution de base.
Disponible dans le dossier <Les plans du coffret>, le fichier Plan A4 Page 1.pdf le dessin repris en Fig.27 représente la coupe transversale du cube 3D. Les lignes des cathodes en 1 sont pontées sur les plots 7 du circuit imprimé 8 par des liens souples 2 à l’arrière du cube. Les anodes constituant les lignes verticales 3 sont repérées en rouge. Le circuit imprimé 8 fourni avec le KIT est solidaire du socle par les entretoises 5 assemblées par les vis 4 assorties des rondelles métalliques plates. Servant « d’écrou », les entretoises inférieures 12 assurent la liaison avec le fond du coffret 9 qui fait office de semelle. C’est sur ce dernier que sont collés les pieds en caoutchouc adhésifs 11. La jupe du socle est donc constituée « du plafond » 6 percé de ses 64 trous de passage des liaisons avec le cube lumineux, et des faces latérales telles que 10 et 13. Les décalages latéraux pour 11 constatés sur le dessin résultent de la position des orifices qui sur le circuit imprimé 8 sont forcément décalés par rapport aux composants. De ce fait ils ne sont pas situés géométriquement aux angles d’un rectangle. Avant d’analyser les divers dessins du socle, voyons ensembles pourquoi cette solution confine un tantinet à une véritable galère au moment de l’assemblage. Comme la distance qui sépare les LEDs du haut des plots de branchement 7 avoisine 22mm, on se doute que la longueur des broches une fois avoir été pliées n’est pas suffisante. Aussi, les lignes verticales 3 constituées des anodes sont prolongées à la base par du fil de câblage rigide. En théorie, c’est du moins ce que j’avais imaginé initialement, l’assemblage est 
facile. Consultez Image13.JPG sur laquelle on vient d’achever l’assemblage de la troisième « tranche verticale » en commençant par le fond. Ainsi on a connecté les anodes par simple branchement sur les plots 7, et prolongé les fils souples 2 des cathodes par de petites fiches rigides qui s’insèrent à frottement doux sur la ligne de plots située tout à l’arrière. Comme toutes les lignes sont connectées, il est ainsi possible de vérifier le bon fonctionnement de la couche lumineuse. Par utilisation du programme Test_matériel.ino il devient évident de repérer une LED qui serait bien moins lumineuse que les autres, et la remplacer à ce stade, car dès qu’une « tranche » est ajoutée, l’opération devient impossible. Si c’est le 80C52 qui anime l’ensemble, observer le fonctionnement un bon moment permet aussi de détecter un individu à remplacer. L’information écrite en gras, italique est coloriée en rouge, car dans le « on a connecté« , le « on » c’est moi ! En théorie, on place les huit fils qui prolongent les anodes vers le bas bien en ligne sur la rangée transversale des huit plots. Puis, avec délicatesse et une petite pince, on force tout doux vers le bas, les liaisons s’enfilent à frottement doux et assurent un contact électrique sans problème. Quand on cherche à insérer le fil rigide qui prolonge la ligne des anodes dans l’un des plots tenu à la main, c’est d’une facilité déconcertante. En revanche, arriver à faire pénétrer les huit liaisons simultanément, alors que les hauts des plots sont situés 12mm plus bas que le dessus de la plaque 6 devient une scongregneugneu de corne de gidouille sans nom. Quand les trous de passage ont été percés à un diamètre de Ø7mm, ils semblaient presque exagérément grands. Lorsque le fil traverse et que 12mm plus bas on cherche à voir si le fil rigide est bien coaxial avec le plot 7 on ne distingue strictement rien. Par ailleurs, le moindre que ce fil ne soit pas strictement dans l’axe, comme en F, le fait buter sur la partie supérieure du plot. Bien que l’alésage présente une pénétration conique, rien à faire. Dès que l’on force un fifrelin sur la grille de LEDs juste à coté en G pour la faire descendre, elle se déforme par élasticité et refuse toute insertion. S’il n’y avait que l’effort de pénétration dans les plots, les extrémités de tous les fils rigides seraient alignées sur la droite légèrement inclinée tracée en trait mixte violet. (C’est le cas pour A, B, C, D et E.) Le blocage se produit systématiquement, et il faut y aller progressivement en partant de la gauche vers la droite, fil par fil. On fait pénétrer en biais en déformant subtilement la grille. Quand on constate la butée comme en F, il faut soulever un fifrelin en G pour dégager le fil rigide et le remettre dans l’axe du plot F. C’est à ce moment qu’en E le fil sort de l’alésage et il faut recommencer, avec une 
suite de @@@@@@@. Bref, après plusieurs « crises existentielles » et un quart d’heure à vingt minutes par tranche, on arrive enfin à les positionner, alors que mise en place il ne faut que deux à trois minutes pour souder les cathodes de la « tranche » située en arrière. (@@@@@@@ correspond à une censure car le vocabulaire employé n’était pas vraiment académique !) Autant préciser que lorsque le treillis cubique est entièrement assemblé, il est hors de question de risquer un déboitement toujours potentiel, même partiel. Toutes les précautions seront prises pour l’interdire mécaniquement comme ce sera explicité plus avant. Puisque nous sommes en train d’assembler les plans lumineux verticaux, un petit regard sur la face arrière, en Fig.29 n’est pas inutile. Examinons ensemble le revers de la médaille avec en 1 les fils souples gris qui relient les « plans horizontaux » des cathodes. Toutes les lignes horizontales d’un plan de LEDS sont reliées en 11 sur le coté gauche du cube quand il est vu de face. Pour pouvoir brancher correctement ces fils souples sur les plots situés à l’arrière du circuit imprimé, leurs extrémités sont munies de minuscules fiches de récupération dont les dimensions correspondent à celles des plots. Ces fiches sont recouvertes de gaine thermo-rétractable de couleur rouge pour renforcer mécaniquement le tout. Sur le dessus, on reconnait en 3 l’interrupteur Marche/Arrêt qui restera en configuration alimentation dans la version définitive, car il ne sera plus accessible quand le cube sera enfermé dans un protecteur transparent. L’orifice 5 est prévu initialement pour voir la LED rouge qui atteste de la présence de l’énergie 5Vcc sur le circuit imprimé. Trop présente, cette information n’étant pas d’une importance capitale, l’orifice est actuellement fermé sur le prototype. Donc il me semble inutile de le réaliser, raison pour laquelle il n’est pas représenté sur les dessins. Le grand orifice 7 est assez grand pour laisser passer les lignes verticales des anodes telles que 1, et surtout donne accès aux deux boutons poussoir 6 et 8 soudés sur le circuit imprimé. C’est très commode au tout début lors des premiers essais avec le complément Arduino. Par contre, en usage courant, il serait infiniment plus judicieux de les placer en façade 
ou sur les cotés. Aussi, je crois pertinent de ne pas perdre de temps à équiper le circuit imprimé de ces deux boutons poussoir qui ne sont pas exploités par le 80C52. Enfin, sur la plaque de dessus on trouve les vis 9 qui assurent la liaison entre le coffret en Polystyrène choc et le circuit imprimé du KIT. Sur le flanc arrière, en 2 se trouve une ligne d’orifices horizontaux que l’on retrouve sur les quatre faces. Ces derniers n’ont rien à voir avec des trous de ventilation car l’ensemble ne consomme qu’une puissance dérisoire et ne chauffe que très très faiblement. Il se trouve que je déteste les « grandes surfaces ». Aussi, sur pratiquement toutes mes réalisations je perce à tout va, pour des raisons purement esthétiques … encore que ! Tous ces trous permettent de voir l’intérieur, et parfois, lorsque plusieurs LEDs informent de l’état du système, au cours du développement observer ces éléments lumineux s’avère bien utile. Vous trouverez également des lumières fonctionnelles qui facilitent les opérations de maintenance. Par exemple le trou en 10 facilite la mise en place de l’entretoise immobilisée par 9. Enfin, en 4 la lumière oblongue qui laisse entrevoir le circuit imprimé est pratiquée en regard du petit connecteur HE14 à quatre broches sur lequel un trouve GND, +Vcc et surtout les deux boutons poussoir K1 et K2. En cours de développement de programme, les boutons poussoir sont ainsi déportés sur le plan de travail. Il me semble plus rationnel d’oublier cette solution, et comme déjà explicité plus avant, de placer directement le petit clavier sur la face avant de la jupe servant de socle. Avant de passer aux essais, un petit regard sur Image14.JPG qui détaille une tranche juste avant @@@@@@@ et Image15.JPG sur laquelle en violet on distingue une ligne soudée sur le dessus qui rigidifie mécaniquement le cube et maintien les « tranches verticales » à des écartements réguliers. Sur cette photographie on se rend bien compte du fait que toutes les cathodes d’un plan de diodes horizontal sont réunies électriquement. Ce sont ces « couches » qui sont reliées aux 
plots arrière par les fils souples gris. Par la suite, non effective à ce stade, une autre ligne identique a été ajoutée dans la zone surchargée en vert. Cette dernière est immobilisée sur la protection transparente qui englobe le total. (Voir 10 Fig.30) Ainsi, le haut de la grille cubique, qui intrinsèquement reste relativement souple, montrée en gros plan sur Image16.JPG, est immobilisé mécaniquement dans l’espace. (Et ne risque strictement plus de se déboiter.) La Fig.30 anticipe largement la description, car elle représente le cube version Arduino entièrement achevé. On y distingue en priorité le cube extérieur transparent constitué de plaques d’Altuglas 4 de 4mm d’épaisseur assemblées entre elles par de petites équerres métalliques 5 très fines quand elles masquent les LEDs, et plus grandes en 8 et 11 si elles sont situées vers l’arrière. Il faut surtout observer en 10 une petite équerre qui sert à immobiliser le haut du cube qui sur Image15.JPG est complétée par le tracé vert. Sur cette version définitive du prototype la « rehausse » 3 est ajoutée à la jupe 6 pour englober le complément Arduino. Le cube de protection ne recouvre que le socle de la version initiale car ses dimensions sont déterminées pour optimiser le choix de produits commerciaux : Les plaques Altuglas® sont constituées de matériaux acryliques totalement translucides et disponibles à des dimensions « quelconques ». Franchement, une épaisseur de 3mm, voir 2mm serait largement suffisante. Comme la jupe a été initialement percée de gros trous réputés « esthétiques », l’assemblage impose d’utiliser en 2 des rondelles très larges pour assurer à l’intérieur une portée correcte de l’écrou, et à l’extérieur pour cacher le grand orifice qui du coup n’est plus très artistique ! Sur les dessins, ces trous de liaison sont représentés avec un diamètre plus fonctionnel de Ø3mm. Une belle étiquette 9 sert de « manuel d’utilisation ». Notez au passage que sur le flanc droit un gros trou circulaire bien en face de la prise « Jack » du circuit imprimé facilite le branchement de la ligne 1 d’alimentation par un petit bloc secteur USB quelconque. Enfin, en 7 on distingue les pieds en caoutchouc collé sur la semelle.
Essais ultimes du KIT et décision de poursuivre en version « Arduino ».
Effectuer les essais de l’ensemble peut se faire sans protéger mécaniquement la grille cubique de LEDs en faisant bien attention. C’est d’autant plus vrai que chaque tranche verticale ayant été validée au fur et à mesure de l’assemblage, en principe la dernière face verticale située à l’avant achève l’agencement du KIT. En toute logique, si l’évolution a été conduite avec discipline, le 80C52 mouline son programme, et les multiples points lumineux scintillent. La satisfaction d’avoir abouti est pleinement justifiée. Si le résultat obtenu vous suffit, on peut se contenter de ce stade en sautant directement à la réalisation du cube translucide de protection en Altuglas. (Voir chapitre dédié en page 35) Si la phase programmation vous séduit, alors on va dans les chapitres suivant analyser en détails le complément ATmega328 qui propose une animation à mon sens infiniment plus riche. Pour vous donner une idée, le cube affiche des plans 2D ou 3D mouvants pendant plus de 40 minutes sans jamais présenter deux fois une animation identique. Pour clore ce chapitre, notez que les dessins qui sont regroupées dans <Les plans du coffret> proposent les deux versions pour la jupe qui habille le socle. Il est naturellement possible de façonner directement la version haute. Toutefois, le prototype a été construit en deux phases. Coller les plaques ajoutées alors que le cube était en version initiale n’a posé strictement aucun problème. Il vous sera donc possible de créer en deux étapes comme pour le prototype, approche qui laisse libre du choix en différé.
Quelques remarques relatives aux dessins fournis.
Confectionner le coffret qui sert de socle doit privilégier les techniques qui sont les vôtres. J’explicite les miennes, notamment dans le chapitre encadré de la page 15. Quelle que soit votre approche, globalement la conception et les dimensions du prototype ont fait leurs preuves de faisabilité et sont optimalisées. Si vous observez la solution « de luxe » avec la carte Arduino NANO, les empilages d’entretoises forment des colonnes qui semblent manquer visuellement de rigidité. Il n’en est strictement rien, car chaque plaque horizontale constitue un « étage » qui structure très efficacement l’ensemble. Quand à la jupe qui habille le total, et qui dans ma réalisation est constituée de Polystyrène Choc, elle n’est qu’esthétique et ne supporte aucun effort. Il n’est donc à son sujet pas nécessaire de « construire ultra costaud ». Tous les dessins du dossier <Les plans du coffret> ne sont pas à imprimer :
• Plan A4 Page 1.pdf : Coupe transversale pour montrer l’agencement. (Ne pas imprimer.)
• Plan A4 Page 2.pdf : Informations multiples sur l’agencement du socle. (Ne pas imprimer.)
• Plan A4 Page 3.pdf : Dessins des éléments du socle. (À imprimer si version simple adoptée.)
• Plan A4 Page 4.pdf : Éléments du socle version haute. (À imprimer si version de « luxe ».)
• Plan A4 Page 5.pdf : Flanc Gauche et flanc Droit de la protection en Altuglas. (À imprimer.)
• Plan A4 Page 6.pdf : Face Avant / Arrière de la protection en Altuglas. (À imprimer.)
• Plan A4 Page 7.pdf : Dessus de la protection en Altuglas. (À imprimer.)
• Plan A4 Page 8.pdf : Dessins de la semelle et du support de la carte NANO. (À imprimer.)
Les couleurs adoptées sur les pages à imprimer sont choisies le plus clair possible quand c’est pertinent pour réduire l’usure des cartouches
d’imprimantes … écologie exige !
La suite est ici.
