07) La concrétisation matérielle.

L’ensemble du schéma électronique est défini sur la Fig.18 et doit conduire à l’étude et à la création de deux circuit imprimés. Considérons le montage provisoire de la Fig.22 pour lequel le coffret ultérieur à été défini avec une bonne précision. De ce fait le support 12 constituera le dessous du boitier et est déjà muni dans les quatre coins de ses pieds en caoutchouc. Au cours de la réalisation, diverses images commentées sont disponibles dans le dossier joint nommé <Photographies>. En particulier Image 01.JPG montre la semelle du coffret vu de dessous. Compte tenu des faibles dimensions des boutons poussoir, le clavier 11 sera situé juste en dessous de la façade du dessus. Le petit écran OLED 3 a été surélevé au maximum par un connecteur à broches longues que l’on peut voir sur la photographie Image 02.JPG. Sur Image 03.JPG on voit bien comment le petit écran graphique est soutenu par deux boulons Ø M2 servant d’entretoises de l’autre coté de son connecteur. Toutes les LEDs 1, 4, 5 et 10 sont insérées dans des supports HE14 femelle pour les surélever. La LED tricolore 1 sera assez haute, mais pas les trois autres LEDs dont les broches seront prolongées par des HE14 de type mâle. Comme ce n’est pas encore le cas les deux flèches jaunes symbolisent cette future modification. Comme on peut l’observer sur la Fig.23 le clavier est ajouré en son centre par une lumière à travers laquelle passera la LED jaune 10 de Ø 5mm qui sera rehaussée à la demande pour présenter en débordement de façade une hauteur identique à celle des quatre touches. En 2 la carte Arduino NANO est aussi sur deux support NE14 femelle et peut se déposer à la demande pour les opérations de tests, de vérification ou également de maintenance. Peu visible en 7 le connecteur HE14 sur lequel se branche la ligne du clavier. Noter que tous les connecteurs coudés mâles tels que 6 et 9 sont orientés vers le haut au soudage pour faciliter l’introduction des fiches femelles conjuguées. C’est particulièrement bien visible sur Image 04.JPG. Sur Image 05.JPG on comprend facilement comment est soutenu le clavier 11 par de la visserie Ø M3. On a vu sur la Fig.8 en Page 4 qu’en fonction du fournisseur, les deux broches d’alimentation GND et +Vcc peuvent être inversées. Pour s’accommoder de l’importe quelle référence et vous éviter tout problème, le circuit imprimé principal est muni de deux connecteurs HE14 mâles verticaux sur lesquels on pourra librement choisir la polarité d’alimentation du petit écran en disposant convenablement deux « Straps ». Ces éléments sont bien visibles sur la photographie Image 06.JPG.
Non documenté en Fig.18, on peut y observer que SDA et SCL sont reliées au +5Vcc par des résistances de 10kΩ. Intrinsèquement une ligne de protocole I2C peut dialoguer avec plusieurs périphériques. Pour « tirer » vers le « haut » chaque fil SDA et SCL doivent être reliés au +5Vcc par une résistance. Pour éviter que tous les périphériques amènent leur polarisation qui ajoutée aux autre diminuerait trop l’impédance de la ligne, donc l’intensité à drainer vers GND, en général chaque module est de type collecteur ouvert. Souvent on peut se passer des deux résistances de 10kΩ car le module connecté à Arduino intègre ces résistances de polarisation. Il se trouve qu’avec les afficheurs approvisionnés régulièrement le fonctionnement du programme se bloquait. Sur la Fig.24 dans l’encadré rose le niveau haut est bien de +Vcc, car il y a les deux résistances sur le circuit intégré. Avant leur présence, les impulsions vers « le haut » étaient erratiques et parfois l’état « 1 » n’était pas reconnu. Du coup l’échange entre Arduino et OLED se bloquait et le programme attendait définitivement son accusé de réception.
CONCLUSION : Sur le circuit imprimé les deux résistances de 10kΩ sont prévues. Dans un premier temps pas la peine de les souder. Ce n’est que si les démonstrateurs se bloquent qu’il faudra soupçonner ce détail et insérer les deux composants pour compléter le circuit électronique.
Sur Image 07.JPG ces deux résistances sont mises en évidence. On y remarque également le petit connecteur HE14 à deux broches par lequel sera disponible le signal étalon. Sur la Fig.25 on peut observer la trace oscilloscopique de cette onde carrée de fréquence 490Hz dont l’amplitude a été ajustée à exactement 4V crête. (490 Hz est imposée par la PWM utilisée pour créer facilement ce signal permanent en une seule instruction.) Comme le calibre vertical de notre appareil sera de 5V, cette tension aurait été préférable. Toutefois, les impulsions « montent » jusqu’à +Vcc qui peut faire légèrement plus ou moins de 5V. Alors pour avoir une valeur de référence fiable le Potentiomètre ajustable Ajst de 10kΩ a été ajouté et finement initialisé. Si vous ne disposez pas d’un oscilloscope pour calibrer ce signal, c’est facile de le faire avec un simple voltmètre sur mesure de tensions continues. Vu que le rapport cyclique est exactement de 50%, il suffit d’ajuster l’amplitude avec Ajst à exactement +2V lu sur l’appareil de mesure. Défini avec précision dans la NOTICE.pdf coté composant et coté cuivre, le circuit imprimé principal revêt l’aspect de la Fig.26 sur laquelle on retrouve les divers composants du schéma électronique. Ajouté par la suite on remarque le HE14 à deux broches sur Image 08.JPG qui déporte le RESET pour faciliter le développement. C’est sur Image 09.JPG que le circuit imprimé principal est préparé pour le soudage. Sur Image 10.JPG on constate que le petit circuit imprimé pour le clavier est en bakélite. C’est que je ne disposais plus d’autres plaquettes en verre époxy, alors j’ai opté pour ce qui me restait. Il est ajouré en son centre, et il faut comme sur Image 11.JPG s’assurer que lorsque les trous de liaison avec le C.I. principal coïncident, que l’orifice soit bien à la verticale des deux trous ou seront insérées les broches du connecteur HE14 femelle pour la diode électroluminescente jaune. Comme chaque fois dans ce type d’opération, on commence comme sur Image 12.JPG par les

composants « les moins hauts ». On remarque au passage que la résistance de 3,3MΩ est un peu surélevée pour augmenter son isolement par rapport aux autres composants, car elle est susceptible d’être soumise à des tensions élevées. C’est un composant de 1/2W pouvant supporter entre broches des tensions très élevées sans risquer d’amorcer. Stratégie identique pour le clavier en Image 13.JPG. Présenté en Image 14.JPG et sur Image 15.JPG le clavier est achevé. Soudés sur le dessus les fils de liaison passent en dessous par la lumière oblongue pour protéger mécaniquement cette ligne torsadée. (Torsadée pour augmenter la souplesse du toron.) Noter sur Image 16.JPG le repérage au feutre à alcool indélébile le coloriage des lignes +Vcc et GND au fur et à mesure du soudage. C’est facile à faire et ça facilite grandement le travail. Remarquer également que les lignes sur le dessous qui se croisent sont en fil isolé. C’est le cas pour le déport du RESET qui n’est pas encore câblé sur cette photographie. Montrant une foule de détails, d’Image 17.JPG à Image 20.JPG on soude les divers composants pour aboutir au circuit imprimé principal terminé. On place les deux « straps » de polarisation de l’alimentation d’OLED. Après d’ultimes contrôles et vérifications systématiques, on place le module Arduino sur ses supports, on insère l’afficheur graphique « en porte à faux » et on alimente l’ensemble par sa mini-prise USB avec un bloc secteur USB. Comme c’est le démonstrateur P03 qui est présent dans la mémoire de programme d’Arduino, immédiatement l’afficheur doit présenter la salamandre puis comme sur la Fig.27 les tensions sur les cinq canaux qui toutes sont nulles. OUF, quand OLED affiche normalement, le plus difficile est vaincu, il faut maintenant valider toutes les autres entrées et sorties de l’ATmega328.

La suite est ici.