La conception du coffret du synthétiseur de fréquences.
Étape ultime, de cette dernière dépend directement le plaisir que nous aurons à posséder cet appareil, et surtout à l’utiliser. De son esthétique dérive le plaisir qu’il y aura à le sortir du placard pour le placer bien en vue sur le plan de travail. De la répartition des prises, des boutons et de l’agencement des inscriptions imprimées pour la façade résulteront la qualité opérationnelle. Pousser à outrance la miniaturisation ne doit pas pour autant rendre trop compliquée l’intégration des divers modules, ou leur extraction en vue de maintenance. Cette phase du projet est capitale, la bâcler engendrera inexorablement une déconvenue quand au dernier moment on réalise que l’introduction du galvanomètre n’est plus réalisable ou que serrer l’écrou de la prise H.F. est impossible.
Tasser ne veut surtout pas dire « écraser », forcer avec les vis pour que le couvercle accepte de venir jointer le corps du coffret. Bref, il faut ménager un peu de jeu partout, bien penser au câblage, pouvoir désolidariser facilement le couvercle et les divers composants qu’il supporte.
Que l’extraction de l’intégralité des circuits imprimés soit facile relève de l’évidence. Vous détailler la façon dont ont été pris en compte tous ces critères pour achever le prototype est l’objet de ce chapitre qui certainement vous aidera à créer un appareil personnalisé en vous évitant de trop fréquentes petites erreurs qui nous « pourrissent » le plaisir de poser la dernière vis.
Disposition de la face avant.
Bien que PICOSYNTHÉ s’exploite principalement par le dessus, la façade joue un rôle primordial puisqu’on y trouve la presque intégralité des connecteurs HE14. Notez au passage sur la Fig.34 la présence des nombreux trous d’aération. Ils sont autant pour faciliter le refroidissement que pour des raisons esthétiques, car je déteste les grandes surfaces blanches sans rien pour les « agrémenter ». Du reste vous connaissez cette manie des trous d’aération, j’en ai ajouté également une kyrielle sur les cotés et sur le dessous. Revenons à la Fig.35 qui révèle une façade aussi bavarde qu’un présentateur de télévision !
Si chaque fois que l’on désire réaliser un branchement il faut se plonger dans le manuel d’utilisation, l’agrément risque fort d’en prendre un sérieux coup. Aussi, l’intégralité des affectations pour les broches des connecteurs sont décrites ainsi que les fonctions pour A2 et A3.
On peut situer facilement en 1 le connecteur du synthétiseur d’ondes qui en outre permet l’accès au tout petit haut-parleur par le biais de la résistance de 220Ω. En 2 se trouve la prise « blindée » pour véhiculer le signal de sortie H.F. sinusoïdal issu du générateur. Cette prise est doublée en 3 par une douille cylindrique de Ø4mm pour faciliter les branchements avec des fiches bananes si l’onde produite reste dans le domaine basses fréquences. En 4 le potentiomètre nommé GAIN ne doit pas être confondu avec celui en 5 qui ajuste le GAIN de l’amplificateur à large bande. En réalité 4 modifie le niveau le l’onde sinusoïdale produite par l’AD9850. L’inverseur 6 autorise ou interdit la production des deux signaux TTL dont le rapport cyclique est modifiable avec 4. Vous retrouvez en 7 le codeur rotatif et en 8 le potentiomètre qui ajuste la tension d’OFFSET en sortie de l’Amplificateur opérationnel à large bande dont le connecteur est visible en 9. L’ajustement de la tension d’OFFSET est placé « naturellement » à proximité du galvanomètre qui en visualise la grandeur et le signe.
L’orifice de dégagement 9 est allongé à droite pour pouvoir serrer l’écrou d’angle en X qui immobilise le circuit imprimé principal. Comme la vis est longue pour assurer la liaison avec le circuit intermédiaire du clavier, c’est lorsque ce dernier est en place que l’on bloquera les diverses liaisons. L’écrou X n’est alors accessible que par la face avant. En 10 se trouve le petit connecteur qui branche la LED de service jaune soit à gauche pour afficher la configuration des fonctions, soit à droite vers la sortie de SYNchronisation externe. La broche centrale autorise la libre utilisation de la LED comme simple dispositif indépendant en témoin à logique binaire positive. Comme elle intègre sa résistance de limitation de courant, cette LED peut être branchée sur une sortie binaire quelconque. En 11 se trouve le petit connecteur pour la broche binaire disponible D12 encadré de GND et du +5Vcc. À ce titre, GND est présente sur huit picots HE14 en face avant, mais également sur des douilles pour fiches banane Ø4mm car une deuxième est disponible sur le flanc droit à proximité du haut-parleur. (Voir la Fig.36 ci-avant.) La douille rouge est branchée directement sur le haut-parleur, on peut ainsi, si on le désire, l’utiliser sans la résistance de 220Ω qui en limite considérablement le rendement acoustique. En dessous des deux douilles bleue et rouge se trouve l’orifice 14 qui permet de rediriger la sortie de l’Amplificateur opérationnel vers le galvanomètre, ou utiliser ce dernier comme un voltmètre indépendant. En 12 on trouve le connecteur des deux entrés analogiques disponibles A4 et A5 ainsi que l’étage de Redressement / Filtrage impératif à la fonction WOBULATEUR. Enfin en 13 les deux entrées A2 et A3 qui sont nommées respectivement A et B pour l’enregistreur numérique à deux voies, ou Y et X pour le traceur graphique « Lissajous ». Ci-dessous en Fig.37 une vue de dessus du générateur de signaux.
Organisation de la face arrière.
Assez peu courant il faut l’admettre, on est un peu étonné de constater que la prise pour la ligne vers le secteur 220V~ latérale est doublée par une deuxième embase sur la face arrière. Cette solution inhabituelle est motivée par le fait que l’expérience à montré que le fil étant relativement rigide, tantôt c’est sur l’arrière qu’il sera le moins gênant, tantôt on le préfèrera à gauche. Vu le coût d’achat d’une petite embase, autant ne pas se priver de cette facilité … qui transforme immédiatement notre bel appareil en chaise électrique létale ! Surtout ne jamais adopter une telle configuration qui s’avèrerait dangereuse sans imposer IMPÉRATIVEMENT un isolement électrique sérieux de la prise non
utilisée. En effet, cette dernière présente deux broches mâles qui sont directement reliées au 220V~ puisque les deux embases sont branchées en parallèle. Cette deuxième prise est visible sur la Fig.37 mais surtout sur la Fig.38 en A. La Fig.39 présente en gros plan l’embase secteur dans laquelle est inséré un bouchon isolant en caoutchouc qui pénètre avec serrage. Pour le sortir il faut tirer énergiquement sur la « ficelle de cuisine » qui forme une boucle d’extraction. Il importe que sa réalisation doive assurer un blocage en position pour ne pas qu’il puisse tomber accidentellement. Vous avez compris que lorsque l’on change le cordon secteur de prise, IMMÉDIATEMENT on neutralise celle qui vient de se libérer. Pour réaliser ce bouchon isolant, un deuxième cordon secteur de récupération a été « cannibalisé », c’est à dire que la partie qui s’enfiche dans l’embase a été coupée de façon à récupérer le « huit ». Sur ce manchon les deux douilles cuivrées qui assuraient le contact avec la prise ont été enlevées. Puis, le coté légèrement plus large à été retaillé pour pénétrer dans l’embase, mais en forçant pour s’y bloquer par adhérence. Les deux trous qui résultent de l’enlèvement des contacts électriques sont ensuite traversés par la boucle d’extraction réalisée avec du « fil de cuisine ». Naturellement, vous pouvez fort bien ne pas doubler la prise secteur, mais avant de décider laquelle des deux vous allez conserver, réfléchissez bien à l’utilisation future de cet appareil pour choisir la plus judicieuse à installer.
Comme déjà précisé, la face arrière est également copieusement aérée dans la zone des régulateurs tripolaires intégrés. En B et C se trouvent deux ouvertures qui permettent, comme pour X sur la Fig.35 de pouvoir immobiliser les écrous qui solidarisent le circuit principal sur le corps de l’appareil. Tout aussi important, vous pouvez observer en D une prise de type DB9 comme celle qui avait été utilisée en Fig.5 du chapitre La chaîne de dialogue entre IDE et ATmega328. Il tombe sous le sens que cette DB9 est reliée à la petite carte Boarduino en adoptant des affectations strictement identiques. Ainsi on peut désormais reprogrammer notre logiciel directement sur site couvercle fermé, et ce avec le même cordon de liaison vers la carte Arduino servant d’interface. Le petit bouton de RESET sur DB9 convient également et s’avère plus facile à utiliser qu’un stylet inséré dans le petit trou prévu à cet effet sur le couvercle.
Gouverner c’est prévoir …
Strictement rien ne vous oblige à adopter les dimensions ou la présentation de notre prototype. Toutefois, vous fournir les dessins précis et l’étiquette utilisée sur la façade pourra certainement vous accompagner dans la recherche d’une solution personnelle. Pour ceux qui trouveraient la version actuelle
x
acceptable, le dessin de l’étiquette de façade est donné en Fig.40 à l’échelle 1 pour pouvoir être imprimée directement. (L’échelle 1 ne sera effective que sur le document.PDF)
La Fig.41 étale les quatre faces latérales du coffret montrant les nombreux trous dont les formes pour certains ne sont pas spécialement simples. Il devient pratiquement impossible d’ajuster avec précision ces ouvertures quand le coffret est définitivement assemblé, car à l’intérieur les outils ne passent plus librement. Il devient donc incontournable de « tout prévoir à l’avance », thème abordé en début de ce chapitre. Je sais qu’insister encore une fois pour enfoncer le clou va finir par vous lasser, mais sachez que plus de deux journées de huit heures ont été consacrées pour développer les dessins qui vous sont proposés à l’échelle 1 en pages 24 et 25 du document PDF pour vous guider et surtout vous éviter des erreurs de conception. (Dans le document imprimable.PDF les deux dessins sont repoussés de deux pages pour qu’ils puissent résider bien en face l’un de l’autre et respecter la norme européenne relative à leur correspondance directe.) Les pièges sont nombreux, et les essais définitifs ont été réalisés « avant collage » pour valider les options retenues. Ces dessins et photographies résultent d’un prototype qui a évité pas mal d’erreurs, alors abordez cette phase de votre projet avec force méfiance et surtout très progressivement.
Les petits détails qui simplifient la vie de l’électronique de loisir.
N’allez surtout pas croire que les deux potentiomètres visibles en 1 et 2 de la photographie du couvercle montré en Fig.42 sont particuliers. Ils ont tout simplement été complétés en soudant sur leurs cosses d’origine des petits connecteurs HE14 coudés. On peut ainsi y brancher ou débrancher facilement les lignes qui les réunissent au reste de l’électronique. Nous avions déjà préparé le terrain avec le galvanomètre en 3, le codeur rotatif en 4 étant à l’achat muni
d’un connecteur HE14. Ce
qu’il faut observer particulièrement sur cette Fig.42 c’est l’orientation adoptée pour les connecteurs coudés et les deux potentiomètres. Ces orientations sont étudiées pour la libre imbrication de l’ensemble lors de la fermeture du coffret, et surtout de permettre le branchement et le débranchement commode des divers connecteurs, tout en assurant des faisceaux de liaison relativement courts. Deux vues en gros plans Fig.43 et Fig.44 précisent la façon dont son soudés les deux petits connecteurs HE14 assemblés sur les cosses des potentiomètres. Enfin en 5 se trouve la petite lucarne qui réalise la fenêtre pour l’écran de l’afficheur OLED. Observez finement toutes ces photographies, car elles dévoilent une foule de petits secrets dont il ne sera pas question dans le texte déjà trop verbeux. Par exemple les deux petites brides qui confirment la liaison complète entre le galvanomètre et le couvercle réalisées avec de la petite « mécanique de récupération ». Il vous faudra faire preuve de beaucoup de soin dans le pointage des trous de passage pour les LED et les deux boutons poussoir. Personnellement, je réalise avec un carton fin un gabarit précis. Quand ce dernier est parfaitement ajusté, alors les trous sont réalisés à l’aide de ce dernier. On arrive ainsi à une grande précision, garante d’une belle apparence. Les divers trous ont alors un faible jeu de passage, critère important pour l’esthétique.
La sécurité électrique est prioritaire sur tout le reste.
Prototype entièrement achevé, on procède aux essais de validation. On mesure un peu partout, ou touche le transformateur pour tester son échauffement … et PAFFFFFFFF on se prend une bonne décharge électrique car le doigt à touché la borne sur l’embase 220V~.
Ce n’est absolument pas acceptable !
Examinons sur la Fig.45 la première barrière de sécurité électrique. En 1 les boulons de liaison du transformateur avec le coffret sont copieusement bloqués par du vernis à ongles. Assez peu visible sur la Fig.45, en 2 les cosses électriques de l’embase secteur sont isolées avec de la gaine thermo rétractable. Cette dernière est de plus collée en place avec du vernis à ongles. Même punition en 3 sur l’embase secteur de la face arrière. Surtout en 4 les cosses inférieures du transformateur qui aboutissent à l’enroulement primaire de 220V~ sont entièrement engluées dans du vernis. Ce dernier est isolant et couvre aussi bien le dessus que le dessous des soudures. Sur le dessus les soudures des fils jaunes ne sont pas isolées, car véhiculant les basses tentions des enroulements du six volts ces cosses ne présentent pas de danger pour nous les humains. En revanche il faudra éviter tout contact entre ces bornes et le reste de l’électronique qui par nature déteste les tensions alternatives. En 5 se trouve l’orifice pour la DB9 et surtout en 6 le trou de passage de la vis ØM3 qui immobilise le carton découpé plié 7. Constituée par ce carton jaune sur la Fig.46 la deuxième barrière pare de manière absolue tout contact intempestif avec l’embase secteur de la face arrière. Coté sécurité électrique, nous sommes parés, on peut alors poursuivre l’assemblage.
x Dessin 2D en vue de face « élévation » Vue de dessus.
Les deux dessins proposés en vis à vis ont été établis à l’échelle 1 sur le document fichier.PDF avec le plus de soin possible pour le respect des dimensions des divers éléments et de leur positionnement dans le coffret. Les échelles graduées rouges autorisent des mesures pour obtenir les valeurs précises dans le cas ou l’impression sur papier modifierait légèrement l’échelle, car les imprimantes et la conversion en fichier.PDF altèrent toujours un peu le document d’origine. La correspondance directe est assurée entre les vues disposées sur ces deux « pages imprimables », pour vous guider dans l’analyse de l’enchevêtrement de ces images.
Le choix des couleurs utilisées est effectué en vue de clarifier au maximum la distinction des divers modules représentés les uns devant les autres.
N’oubliez pas que la disposition actuelle résulte d’une étude préalable fouillée qui avait abouti à ces dessins. Suite aux premières concrétisations des diverses plaques, avant de coller définitivement les flancs qui constituent l’entourage latéral, tous les trous de fixation étant réalisés sur le fond du coffret, les ouvertures ont alors été « pointées » avec précision lorsque les circuits étaient positionnés de façon définitive. On assure ainsi la parfaite coïncidence entre les divers trous et les connecteurs HE14 correspondants.
Ensuite, toujours avant le collage final, ont été positionnés les divers potentiomètres, capteurs et inverseurs pour vérifier la non interférence de tous ces éléments. Vérifier aussi qu’entre eux subsiste un jeu suffisant et que le montage et le démontage soient faciles. Lorsque l’intégralité de l’électronique a été intégrée dans le volume disponible, les divers faisceaux de fils ont été « étudiés » pour permettre leur passage facile entre les modules, leur branchement et débranchement aisés. Ce n’est pas anodin, car la compacité du total laisse peu de « place à l’improvisation ».
Avant de considérer l’implantation globale comme définitive, l’introduction de la DB9 et de ses fils de liaison a alors été envisagée. Avant cette étape finale dans la conception de l’assemblage complet, les deux potentiomètres situés sur le couvercle ont alors été munis des petits connecteurs HE14 pour pouvoir les désolidariser entièrement. Les dessins qui figurent dans ces pages tiennent compte de toutes ces dispositions qui ont prouvé leur validité durant la réalisation du coffret, mais également lors du câblage final, l’ensemble n’ayant provoqué aucune mauvaise surprise.
Toutes ces précautions, et l’expérience concrète permettent de vous assurer que ces deux dessins sont porteurs d’une fiabilité incontestable, vous pouvez en conséquence vous en servir de référence pour étudier votre réalisation personnelle. Prenez garde au fait que le transformateur secteur est de petites dimensions. Celui que vous approvisionnerez, pour des caractéristiques électriques identiques n’aura probablement pas exactement un encombrement totalement compatible. Ces dessins ne vous dédouanent donc absolument pas d’une étude « locale » à laquelle il vous faudra impérativement consacrer du temps. Je peux vous assurer que ce ne sera pas un mauvais investissement …
Revue de détails.
Deux « pages » supplémentaires viennent compléter ce chapitre sur l’intégration des divers modules. Remplies par quelques photographies, ces images vont éviter l’apparition de ces sacrés salamandres qui s’infiltrent partout dans ce didacticiel. Ces vues vont surtout vous présenter de multiples petits détails dont il ne sera jamais question dans le texte. J’insisterai toutefois sur le fait que la seule difficulté réside dans l’intention d’obtenir un appareil le plus compact possible. C’est un jeu de Takin dans lequel chaque pièce possède sa place, mais guère plus. Patience et pondération conduiront à la victoire, mais il ne faut pas présumer de ses compétences. Il vaut mieux un appareil légèrement plus grand avec une conclusion heureuse, que des heures de « mascagne » parce que l’on a voulu trop petit. Je crois que dans cette version initiale, il est difficile d’envisager plus restreint. L’appareil reste de dimensions modeste tout en conservant une crédibilité de facilité de réalisation et de maintenance. Faire beaucoup plus miniaturisé relève à mon sens de l’aventure incertaine.
Visiblement, quand on regarde les deux photographies Fig.50 et Fig.51 on constate qu’il ne reste pas beaucoup de place non occupée dans le coffret. Et encore, ces deux vues sont trompeuses, car les volumes qui semblent encore libres vont être largement consommés pour loger le galvanomètre, les deux
potentiomètres et le capteur rotatif solidaires du couvercle. Notez au passage sur la Fig.51 et la Fig.52 que l’afficher OLED est immobilisé dans l’espace par son connecteur en dessous, par le support en façade, mais également maintenu en orientation par le petit bloc de mousse isolante. Le support frontal de l’afficheur est un petit bricolage de récupération façonné pour cet emploi. Vous constaterez qu’un trou vertical dans ce dernier semble inutilisé. Il a été pratiqué pour y glisser un tournevis, ainsi, en serrant la vis de liaison en façade on l’empêche de tourner et de forcer sur l’afficheur dont la fragilité impose beaucoup de doigté. La position latérale du capteur rotatif a été déterminée pour qu’il ne soit pas une gêne à l’usage de l’afficheur, mais aussi pour qu’il soit suffisamment écarté du trou de passage du stylet de RESET. Les petits pieds en caoutchouc situés sur le dessous sont de type « autocollants » pour simplifier leur immobilisation.
