La finalisation matérielle

COFFRET, CÂBLAGE et APPARENCE.

A l’instar de tout produit industriel, une qualité technique sans reproche ne sert à rien si la carrosserie ne fait pas vendre. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un produit commercial « à fourguer à un maximum de clients », notre mini laboratoire ne sera séduisant sur le plan de travail que si la mise en coffret est soignée. Dans toute réalisation, il y a une part artistique qui en génère la valeur que nous y attachons. Quand l’électronique donne entière satisfaction, que le programme est totalement « léché », les innombrables heures de développement peuvent engendrer une sorte de saturation, avec l’envie d’en finir rapidement. C’est à ce moment précis qu’il faut ne pas lâcher prise et fournir un dernier effort … la satisfaction de contempler un bel objet compensera largement la peine investie. Il ne faut surtout pas se précipiter, surtout si comme ici on désire aboutir à un appareil très compact. Faire un croquis sur une vieille enveloppe froissée avec quelques dimensions est la voie la plus risquée. On fonce, on scie, on colle, on cloue et tout à la fin… impossible d’introduire le bloc électronique, et les fils ne passent plus. Si déjà sur le papier on ne voit pas comment mettre en place l’écrou qui tient la platine, ou que le potentiomètre talonne sur l’inverseur, dans la réalisation matérielle ce sera encore pire. Alors il vaut mieux passer deux à trois heures pour étudier dans le détail tous les aspects matériels, faire des dessins tracés À L’ÉCHELLE UN, les coter etc.

Il faut impérativement passer en revue les points suivants :

• Faire un inventaire COMPLET de tous les boutons, inverseurs, prises et douilles pour fiches bananes qu’il faudra répartir sur les diverses faces disponibles du coffret.
• Réaliser un premier dessin À L’ÉCHELLE UN qui permet de choisir les dimensions définitives et de déterminer le nombre de panneaux qui se déposent et leurs moyens de fixation.
• Phase qui va déterminer la commodité d’utilisation : Détailler très finement la répartition des éléments sur la face avant, les faces latérales, la face arrière, et dans notre cas le dessus qui devient le panneau principal. Les douilles les plus utilisées seront en face avant. La prise pour l’alimentation en courant continu est située à l’arrière. Sur les cotés nous trouvons « les auxiliaires ». Une disposition bien pensée fait la différence entre « un petit bijou » et une réalisation très ordinaire.
• Concrétiser avec l’imprimante les divers tableaux pour les façades en choisissant les tailles, les polices de caractères, les symboles. Un tableau de bord doit être « ÉVIDENT ». (Voir la Fig.75)
• Affiner sur le dessin la mise en place des éléments principaux. (Bloc électronique principal, petit clavier pour les deux B.P, potentiomètre, buzzer, inverseurs etc) Bien étudier la façon dont on insèrera ces modules, le passage des écrous, des vis, des clef de serrage. Préciser l’ordre dans lequel sera effectuée l’intégration.
• Établir exhaustivement les protocoles de dépose des divers modules s’il faut intervenir en maintenance. Préciser si certains sont « débrochables » pour pouvoir totalement les séparer.

Consacrer assez de temps à cette phase qui est trop souvent négligée est un impératif incontournable, obligatoire, exigé et non négociable ! Chaque heure investie dans ce préalable sera largement compensée par la suite et évitera des déconvenues et des agacements. Il est infiniment plus rapide de corriger quelques traits sur le papier qu’avoir à refaire une pièce délicate du puzzle.
Pour vous donner une idée des options adoptées sur le prototype, la Fig.74 présente la face gauche, dessin qu’il vous faut comparer à la photographie de la Fig.5 donné en début du didacticiel. Le dessus est réalisé à partir d’un coffret de récupération qui, il y a longtemps, très longtemps, contenait des disquettes magnétiques, ce qui explique sa couleur violette car je n’ai pas repeint le coffret. En vert pastel est figurée la face gauche, et en vert foncé la structure collée, qui dans la réalité est cachée par cette face latérale. Les dimensions sont portées en millimètres et donnent une idée précise de la compacité.
L’épaisseur de la plaque formant le dessous est importante, car constituée de deux plaques collées face contre face. Ce n’est absolument pas utile, mais cette pièce du mécano a été taillée dans un élément de récupération. (Ici tout ce recycle, sortes de boucles « écolo » !) Deux points sont à signaler relatif à ce coffret : La Face Avant est inclinée de 30° par rapport à la verticale. C’est l’angle idéal pour utiliser cet appareil autant face à nous sur une étagère qu’en vue plongeante s’il voisine sur le bureau à proximité d’Arduino. Du coup, le Tableau du dessus se trouve à un angle identique par rapport à l’horizontale. Comme il plonge vers l’arrière, il n’est pas très visible, surtout si l’appareil est placé en hauteur. Dans la pratique ce n’est pas très pénalisant, car le temps passé à effectuer les branchements est dérisoire, et avoir à observer les graduations du potentiomètre reste très occasionnel.
Rien n’interdit dans ce cas de placer le mini laboratoire sur la table pour avoir une vue plongeante.

Sérigraphie imprimée pour la face avant portant les douilles et pour le dessus.

Les deux dessins en Fig.75 correspondent exactement aux « étiquettes » papier imprimées qui ont ensuite été découpées pour placer les diverses inscriptions sur le boitier. Elles sont à l’échelle un (Sur le document.pdf donné en doublon.) et si elles vous séduisent vous pouvez directement les imprimer sur le périphérique de votre P.C. Initialement, comme il a été précisé dans le texte de l’un des premiers chapitres, les graduations pour le potentiomètre étaient jugées inutiles, mais elles participent à l’esthétique du tableau de bord, et finalement sont parfois bien pratiques. Ces feuilles de papier sont ensuite recouvertes sur la face du mini laboratoire par une fine plaque de matière thermoplastique transparente d’un millimètre d’épaisseur. Cette pièce assure la protection du papier et le plaque bien à plat en évitent les inconvénients résultant des variations hygrométriques de l’air ambiant. Sur l’étiquette supérieure, les deux trous pour les vis centrales est les trois trous pour laisser traverser les LED ne sont pas représentés. Ils sont découpés par « contreperçage ».

La Fig.76 présente le dessus appareil terminé. Les vis angulaires sont provisoires car de récupération. De nouvelles, toutes belles et chromées, sont en commande pour parfaire la finition.

« cuisine locale » pour tous.

A chacun ses méthodes. Peu importe que le coffret soit en bois, en matière thermoplastique ou en or massif. L’important consiste à utiliser le « savoir faire » qui vous caractérise. Durant des années j’ai personnellement réalisé mes « boiboites » entièrement en tôle galvanisée soudée à l’étain. Galère ! C’était une obligation car mes appareils concernaient la radio amateur, avec un environnement de hautes fréquences qui ne demandait qu’à s’insinuer partout. Blindages et cages de Faraday s’imposaient comme des pléonasmes. Mais avec Arduino et nos petits automatismes domesticoloisir, rien à craindre, tous les matériaux sont utilisables à la juste restriction que nous soyons à l’aise pour les façonner. Il n’est pas question dans ce chapitre de tout décrire, d’expliquer les façons de « travailler » les diverses pièces de ce Mécano, mais uniquement de vous présenter en détails le prototype. Ayant en main toutes les clefs de la réussite, vous pourrez alors transposer « mes solutions locales » en adaptant avec votre pragmatisme et à vos ressources.

Pour ma part, le matériau idéal est du polystyrène choc. C’est un produit facile à se procurer sur Internet que j’utilise en épaisseurs de 3mm. Il se coupe facilement avec un « cutter », se perce allègrement et se laisse limer admirablement. Peaufiné avec du papier verre fin on aboutit à des précisions étonnantes. Il accepte sans problème de la peinture que l’on peut projeter avec une bombe quelconque. Pour souder les plaques entre elles, j’utilise du trichloréthylène. C’est meilleur que du collage car il dissout en surface le matériau et une simple pression engendre une auto soudure.

Malheureusement le trichloréthylène n’est plus disponible librement dans le commerce. Il m’en reste très peu, mais suffisamment pour réaliser encore deux ou trois petits coffrets.

Architecture du coffret.

Rien n’égalera quelques photographies commentées pour vous livrer tous mes secrets. Commençons par la Fig.77 qui présente le coffret terminé avec uniquement la série graphie de la face avant en place. La largeur « intérieure » de la face avant fait 139mm comme précisé sur le dessin. Vous disposez maintenant de toutes les cotes significatives pour pouvoir tracer ce boitier à l’échelle unitaire, sachant que l’épaisseur des plaques fait 3mm. (Mis à part le dessous qui en fait le double.) En 1 se trouvent les quatre trous pour recevoir les vis qui solidarisent la face avant avec dans l’épaisseur un « écrou prisonnier » dont je vais expliquer l’agencement plus avant. Ces écrous sont inclus dans les renforts 8 sur lesquels sont placés la face avant et le dessus. Comme précisé sur la photographie ces supports présentent une largeur de 12mm. En 2 et en 9

des emplacements « encastrés » des deux petites LED de 3mm disposées en face avant. À gauche en 2 se trouve la diode électroluminescente « disponible » pour divers usages comme par exemple s’allumer si la génération PWM est active. (Voir le chapitre suivant.) À droite en 9 sera insérée la LED rouge qui prévient que la tension continue +Vcc issue du potentiomètre est activée sur E. Encadré en jaune pour le mettre en évidence, le petit trou carré 3 dans lequel est centrée la prise coaxiale basse tension issue du bloc secteur qui alimente le mini laboratoire. En 4 on voit onze trous de ventilation placés en regard du régulateur de tension. C’est le composant qui chauffe le plus, surtout s’il alimente en externe un moteur par exemple. Comme je suis un maniaque de la ventilation, les trous 4 sont complétés vers le haut par l’évent 6. En 7 un gros trou permet de voir de l’extérieur si la petite LED rouge témoignant de la présence du +5Vcc issu du régulateur est bien effective. Quand l’écran LCD ne s’allume pas, cette diode électroluminescente permet de lever le doute entre une erreur de programmation, un RESET permanent (Qui résulterait d’un branchement de la DB9 sur un Arduino non alimenté.) ou d’un bloc secteur non branché. Enfin en 10 nous trouvons le trou de passage du petit inverseur situé à l’arrière et qui permet d’établir la liaison entre la B.F. et le Buzzer.

LED jaune en promotion !

Ces petits composants sont devenus d’un prix de vente tellement modeste qu’il devient possible d’en disposer un peu partout chaque fois qu’une information « binaire » s’avère utilisée sous forme optique. Autant pour donner à la face avant un aspect symétrique que pour ajouter à notre appareil une possibilité de plus, une petite LED jaune de diamètre 3mm a été ajoutée à gauche en A. Sa cathode va à la masse avec le

petit fil B. Sur son anode on soude directement la résistance C de limitation de courant de 470Ω. Enfin, cette résistance est reliée par un tout petit fil électrique D à la broche n°9 du connecteur HE14 qui sur la Fig.20 est réputé N.C. (Pour Non Câblé.) Ce petit fil de liaison D est soudé coté pistes de notre carte électronique. Un tout petit « strap » visible en E constitué de deux broches mâles HE14 réunies permet de ponter LED avec la broche voisine PWM. Ce petit pont est entouré par de la gaine thermorétractable pour l’isoler électriquement car il peut rester en permanence sur le connecteur. On voit ainsi immédiatement si la fonction du MENU en cours génère ou non ce type de signal. La disponibilité de PWM est conservée sur le connecteur HE14 car cette liaison est doublée. Si on enlève le petit pont, la LED devient alors disponible pour se brancher sur une sortie quelconque d’Arduino. Un outil de plus sur notre couteau Suisse pour électronicien.

Supports des plaques d’ouverture et écrous prisonniers.

Nettement visibles sur la Fig.78 les supports 8 de la Face Avant et du Tableau du dessus sont composés de trois bandes de polystyrène choc collées les unes sur les autres. Comme montré en E sur la Fig.79 un écrou M3 présente une épaisseur de moins de 3mm. Il peut donc être facilement inclus dans la bande du milieu Y. Quand on désire refermer l’une des deux ouvertures, par exemple la face avant comme détaillé ici, il n’est pas possible de tenir l’écrou à l’intérieur.
La « poutre » qui supporte la face avant F est constituée de trois bandes qui sont collées les unes sur les autres. Il serait possible de tarauder le trou et d’y visser directement V. Un écrou en bronze est préférable au point de vue usure et permet un jeu légèrement plus grand. Dans la bande Y l’orifice pratiqué pour l’écrou est hexagonal et ajusté avec précision. Les deux trous dans X et dans Z laissent passer la vis V avec un léger jeu. Celui dans X présente un diamètre de 3,3mm alors que celui sur Z peut être légèrement plus grand car la plaque ne sert qu’à empêcher l’écrou de tomber.
Il faut un peu de latitude, car les quatre trous doivent être alignés.

Aménagement intérieur… une mouche ne peut plus entrer !

Miniaturiser consiste à utiliser intégralement le volume disponible en ayant sélectionné les éléments les plus petits possibles. Il ne faut toutefois pas tomber dans l’excès, avec pour conséquence une impossibilité d’amener à terme l’intégration de tous les composants où une acrobatie aberrante pour réaliser les soudures. Il importe également de pouvoir déposer facilement tous les modules fonctionnels et pouvoir les réintégrer sans que ce type d’opération tourne au chemin de croix. Non pas comme déjà signalé pour faire une intervention corrective suite à une panne. La probabilité d’un dysfonctionnement est dérisoire compte tenu de la fiabilité des composants et des précautions qui parent les erreurs de manipulation les plus plausibles. L’usage d’un microcontrôleur par contre laisse supposer que tôt ou tard on envisagera un perfectionnement qui peut conduire à ajouter un ou deux fils à l’intérieur, hypothèse d’autant plus crédible que deux plots restent disponibles sur le connecteur HE14 supérieur. Enfin, « tasser » ne doit pas « écraser ». Par exemple le circuit imprimé personnalisé est volontairement écarté du fréquencemètre d’origine en B. (Voir la Fig.80) Il aurait été possible de diminuer de 5mm l’écartement entre les deux blocs électroniques. Comme une telle restriction ne changerait pas globalement l’encombrement de l’ensemble, il a été jugé préférable de laisser un peu plus de place pour passer les torons électriques des fils 15 qui sont soudés sur les pistes de notre circuit imprimé, ainsi que le minuscule connecteur 16 au format HE14 qui vient de la DB9 pour programmer sur site l’ATmega328. En C on voit les entretoises qui séparent les circuits

imprimés 13 de l’afficheur LCD et de l’ancien fréquencemètre. La Fig.80 réutilise les repères de la Fig.77 pour établir un lien direct entre ces deux photographies. En 4 et 6 sont bien visibles les trous d’aération. Les entretoises A sont également de longueur « exagérée » pour ménager un espace de ventilation important pour le régulateur +5Vcc. En 18 est parfaitement visible l’inverseur latéral qui valide ou non la tension continue appliquée sur E. La résistance 17 qui va au curseur du potentiomètre est soudée directement sur l’inverseur 18. En 11 l’on voit le petit connecteur HE14 femelle à cinq plots qui se branche sur le potentiomètre. Les fils de liaison sont assez longs pour permettre d’écarter le dessus suffisamment pour pouvoir aisément débrancher ou replacer ce petit connecteur. La zone X laisse assez de place, mais guère plus, pour que le potentiomètre puisse se loger. Il aurait été possible de choisir une référence plus petite en dimensions, mais ma préférence va vers des modèles standards dont la piste résistante est plus grande, donc plus fiable sur le long terme. Notez qu’en 14 se trouve l’ajustage du contraste de l’afficheur LCD désormais inaccessible, et en 12 nettement visible le bouton poussoir rouge et le petit circuit imprimé servant de clavier.

Assembler / Déposer des modules : De la routine.

C’est du moins l’objectif à atteindre pour que l’intégration soit un vrai plaisir de technicien et surtout, que la « vie du produit » soit un long fleuve tranquille. C’est pour satisfaire cet aspect primordial de la qualité opérationnelle qu’il faut avant de se lancer dans la réalisation du coffret, avoir poussé le plus loin possible les études de faisabilité. Quand chez votre concessionnaire automobile on vous annonce une facture de 426.82 euros pour changer un petit joint qui par paquet de dix coute 30 centimes, vous aurez immédiatement saisi la notion que qualité opérationnelle en maintenance ! (Y compris si à ce tarif on vous lave gratuitement le pare brise…)

Avant de déposer un ou des modules pour une raison quelconque, il faut au préalable pouvoir assembler une première fois. Mr Jourdain l’aurait formulé avec autant de probité. La Fig.81 permet de détailler le protocole d’assemblage, qui dans le sens inverse permet de déposer à la demande certains éléments en vue d’une intervention quelconque. Ce dessin est à comparer avec la photographie de la Fig.82 réalisée tout au début de l’intégration. Naturellement on retrouve en 1 les renforts latéraux qui servent de support à la face avant et au dessus qui tous deux ont été déposés. Le dessus est représenté en couleur très claire pour mieux situer la vue qui montre le coté gauche vu de l’intérieur vers l’extérieur. Sur la photographie de la Fig.82 la prise 3 pour l’alimentation en courant continu issu du réseau 220V~  est en place. On peut observer au passage en 28 le petit boulon M3 qui maintien en place aux extrémités la petite plaque transparente et l’étiquette de sérigraphie de la face avant. En 20 est coloriée en vert pastel l’entretoise de renfort alors que le flanc latéral est en beige clair. Le coté gauche est renforcé intérieurement par la pièce 24 qui sert surtout à centrer sur les trous 25 le Buzzer 27 qui sur la Fig.82 est bien visible avec sa bride d’immobilisation. En 23 se trouve le trou de passage de la douille qui est reliée au Buzzer. La résistance de protection de 1kΩ est directement soudée sur cette douille alors que l’autre extrémité reçoit le petit fil rouge. Le fil noir quand à lui est soudé à la masse générale. Dans la coupe de la Fig.81 les pièces principales du coffret sont coloriées en vert foncé. Avant de souder quoi que ce soit, on réalise une première

intégration provisoire du bloc électronique complet en serrant à peine les divers éléments de liaison.

Quand tous les modules sont assemblés proprement avec un alignement raisonnable de toutes les entretoises A, B et C, on serre alors définitivement les vis 22. L’ensemble des entretoises A, des rondelles large 21 et des vis 22 fait désormais partie intégrante du coffret et ne sera en principe plus jamais démonté. C’est la raison pour laquelle les entretoises A sont coloriées en vert foncé comme le coffret. On peut maintenant définir en détails le protocole de mise en place des trois circuits imprimés, sachant que l’ensemble se trouve initialement dans la configuration montrée sur la Fig.82 mis à part que cette fois les fils sont soudés sur la prise coaxiale 3. Si vous observez attentivement la photographie, vous pourrez vérifier que les écrous de la bride 27 sont freinés sur cette dernière et sur les deux vis par collage au vernis à ongles. Un Buzzer génère des vibrations.

Tout ce qui dans le mini laboratoire est serré modérément sera freiné ainsi. (Par exemple les douilles pour fiches bananes.) Sur le dessin de la Fig.81 les rondelles large 21 sont coloriées en gris car elles sont métalliques. Par contre, toutes les autres coloriées en rouge sont en matériau isolant.

Protocole d’intégration des trois circuits imprimés principaux.

Directement influencé par le fait que les entretoises A et C sont des types avec trou taraudé d’un coté et tenon fileté (Colorié en rouge.) de l’autre, ce protocole reste entièrement applicable si vous ne disposez pas d’entretoises et que vous les remplaciez par de la tige filetée de diamètre ØM3. La manipulation sera du reste plus simple puisque par nature les trois « intervalles » seront alignés. La première étape consiste à introduire notre circuit personnalisé par une translation X sur les entretoises A sur lesquelles ont été placées au préalable les rondelles isolantes sur les tenons filetés. Il faut ensuite immobiliser ce circuit avec les entretoises B non sans avoir au préalable placé les rondelles isolantes. Avant d’introduire le circuit imprimé du fréquencemètre par la translation Y commencer par brancher le mini connecteur qui arrive de la DB9. Surtout ne pas oublier de brancher les deux petits connecteurs HE10 qui vont au clavier ou il faudrait tout redémonter !
La Fig.83 présente le circuit du fréquencemètre réuni au petit connecteur HE14 à six points en λ avant sa mise en place. Aligner parfaitement les broches mâles de ce circuit imprimé sur les connecteurs femelles HE14 de notre circuit prototype. Débuter en alignant les trois picots du connecteur inférieur dans les orifices des lires du connecteur femelle HE10. Puis amener les autres picots en face du connecteur long. Une pression douce insère le circuit qui vient en contact direct avec les entretoises. Durant cette opération le toron de fils π protégé par une gaine thermorétractable doit être déplacé vers le haut contre l’entretoise. Placer les rondelles isolantes sur les tenons filetés des entretoises B. Puis circuit en place ajouter les rondelles isolantes et visser les entretoises C. Introduire les broches mâles du connecteur HE14 de l’afficheur LCD. Circuit imprimé positionné avec précision, il ne reste plus qu’à l’immobiliser par les quatre vis munies de leurs rondelles isolantes. 

Quand on désire déposer le module fréquencemètre, une fois avoir enlevé les entretoises, comme montré sur la Fig.83 il faut utiliser une pince précelle coudée pour s’en servir de levier et débrancher le petit connecteur à six points HE10 dont les liaisons filaires sont très fragiles. (Rotation montrée par la flèche bleue.)
Observez sur la Fig.81 toute la place qui subsiste entre le dessous du coffret, l’électronique principale et la face avant verticale.
C’est dans ce volume que sont logées les douilles pour fiches bananes ainsi que les torons de fils électriques un peu longs qui permettent de sortir notre circuit électronique personnel alors que ce dernier est relié sur les divers inverseurs, douilles et autres prises qui ne seront en principe jamais déposées.

Mise en place et dépose des éléments séparables.

Compte tenu de la compacité du coffret et de la fragilité des connecteurs et des câblages, un certain nombre de précautions s’imposent lors des interventions pour modifications ou maintenance. Le dessin de la Fig.85 présente l’agencement du petit clavier pour lequel l’ordre des rondelles n’est pas anodin et surtout l’orientation des écrous situés à proximité des boutons poussoir. La Fig.86 en macro photographie montre bien comment est réalisé le connecteur mâle à trois broches. Il utilise trois picots sur un HE14 coudé qui sont soudés pour leur partie courte sur les zones cuivrées du circuit de prototypage prépercé. C’est un tout petit circuit dont les vis support sont au diamètre M2.

Pouvoir déposer entièrement le dessus est un impératif pour travailler commodément sur l’appareil en activité de maintenance ou lors du montage initial. Avoir à en démonter le potentiomètre ne serait pas idéal, car il faut au préalable décapsuler le cabochon jaune du dessus, desserrer l’écrou du bouton et l’enlever. Du coup on perd l’orientation initiale de son index par rapport aux graduations de la sérigraphie.

Il reste enfin à libérer l’écrou qui solidarise le canon fileté de diamètre 10mm. Toutes ces opérations sont un peu indigestes et peuvent être totalement évacuées en munissant le potentiomètre de 4,7kΩ d’une petite prise réalisée avec cinq picots d’un connecteur HE14 coudé. On voit sur la Fig.97 que les deux petites vis centrale qui maintiennent en place la petite plaque transparente de l’étiquette du dessus sont freinées par collage avec du vernis à ongles. Notez au passage que de la même façon, comme montré sur la Fig.98, la face avant peut être déposé sans en enlever le petit clavier puisque ce dernier est également pourvu d’une prisé séparable.

Avant de compléter la description matérielle, une petite précision relative aux LED de diamètre 3mm placées en face avant est souhaitable : Comme montré sur la Fig.99 la traversée dans le support de la face avant orange se fait avec du jeu. De menues translations sont possibles comme montré par les flèches vertes. Avec des queues de branchement coudées, elles ne peuvent pas s’échapper.

Par ailleurs, ce jeu autorise une rotation comme celle représentée par la flèche violette. Du reste, si vous observez attentivement la diode A sur la Fig.78, ou 2 sur la Fig.100, elle penche légèrement vers le bas. Cependant, quand on installe la face avant coloriée en jaune sur la Fig.99, le centrage est imposé pratiquement sans jeu et la LED ne bouge plus du tout. La Fig.100 ci-dessous présente le coté gauche entièrement câblé. Vous pouvez y observer de nombreux détails. Nous allons maintenant changer de coté. La Fig.101 visualise l’intérieur du coté droit avant d’avoir soudé quoi que ce soit. L’inverseur pour la tension continue n’est pas encore en place. En bas on distingue en 29 la prise DIN qui permet de brancher la manette de déclenchement du chronomètre. Juste au dessus en 30 réside la DB29 qui assure la liaison avec un module Arduino. Concrètement les fils électriques y sont soudés AVANT de la mettre définitivement en place. En 31 se trouve la douille qui fournit en externe le +5Vcc. Enfin en 32 l’on voit l’inverseur qui permet d’envoyer vers le Buzzer le signal issu de la sortie B.F. pour le rendre audible. On retrouve en 28 le petit boulon M3 qui maintien la plaque transparente et l’étiquette en papier sur la face avant.

Achever le câblage de tout ce qui ne se dépose pas.

Autrement dit, dans ce chapitre on va terminer de relier les inverseurs, les douilles pour fiches bananes, et les divers connecteurs. Comme précisé ci-avant la prise DB9 est câblée avant de l’immobiliser sur le coffret. Mais le petit connecteur six points qui se branche sur le circuit fréquencemètre est également réuni quand cette ligne électrique est encore totalement libre à l’extérieur de l’appareil. C’est un travail délicat qu’il faut soigner, donc le conduire quand cette limande est totalement dégagée. La faisabilité résulte du fait qu’une fois soudé, le petit connecteur HE14 traverse sans problème l’orifice pour 30 ce qui facilite l’introduction. En répétition générale on va observer la Fig.102 sur laquelle on retrouve certains repères déjà distribués sur plusieurs dessins. L’appareil est pratiquement achevé. Seules les quatre douilles en 33 ne sont toujours pas en place car le jour où a été réalisé ce cliché, elles n’étaient pas encore disponibles, la commande étant en souffrance. En 34 on distingue la douille pour la masse en noir et celle rouge pou l’entrée principale E. Bien que plus grosses, elles sont comme les autres prévues pour des fiches bananes de diamètre

2mm. Comme ces deux branchements sont de loin les plus utilisés statistiquement, c’est la raison pour laquelle ils sont distingués par des modèles de douilles plus importants en dimensions extérieures. Bien visibles en 35 les gaines thermorétractables qui donnent de la consistance aux torons de fils, les protègent mécaniquement et les isolent électriquement. On peut aussi comme visible en 36 utiliser une petite queue de cochon en entourant les fils avec du petit fil électrique rigide. En 37, bien visible, on trouve la résistance de 390Ω directement soudée sur l’inverseur 18 et sur la petit LED rouge de diamètre 3mm. En Fig.103 le travail de câblage est entièrement achevé. Sur cette photographie on distingue en 35 la gaine π qu’il faut décaler vers le haut contre l’entretoise B déjà mentionnée dans ce didacticiel, au moment de l’insertion de la platine fréquencemètre. Quelques petites vérifications pour s’assurer que tout est correct, et il ne reste plus qu’à assembler les autres modules. On passe enfin en revue toutes les fonctions dont on fait défiler l’intégralité des options. On met en œuvre durant ces ultimes vérifications la totalité des adaptateurs. Cette « campagne de validation » impose de nombreuses manipulations, mais c’est aussi l’occasion de se faire de petits plaisirs avec un appareil tout neuf sur le bureau. Quand l’ensemble est totalement vérifié et que tout est conforme aux prévisions : On peut sabrer le champagne !

Schémas de câblage. 

Certainement, nombreux sont ceux d’entre vous qui sont parfaitement aptes à réaliser intégralement le câblage en n’ayant sous les yeux que le schéma électronique du didacticiel et les dessins du circuit imprimé. Personnellement j’en suis totalement incapable. Improviser de cette façon aboutirait inévitablement à des erreurs toujours ennuyeuses à corriger, surtout dans ce contexte où la place est un luxe et qu’il faut ruser en permanence pour ne pas faire fondre l’isolant du conducteur bleu alors que l’on est en train de souder le rouge. Il me faut impérativement un croquis tel que celui de la Fig.105 pour travailler en toute sérénité. Pour aider ceux qui ont la même faiblesse, je vous propose ces croquis mis au propre. Il vous suffira de les imprimer, puis de rayer chaque conducteur au fur et à mesure que la liaison sera établie. Et vogue la galère… les erreurs ne sont plus à craindre. La Fig.104 complète le dessin de la Fig.105 et situant les picots A et B coté composants. (Seuls quelques composants figurent sur cette esquisse pour localiser plus facilement ces deux picots.) Ce sont précisément ces deux petites prises qu’il ne faut pas oublier de brancher au moment d’intégrer le circuit du fréquencemètre. (Information en rouge donnée dans le chapitre Protocole d’intégration des trois circuits imprimés principaux.)
En 1 se trouve représenté le petit connecteur HE14 à cinq broches qui va au potentiomètre. Notez qu’entre

les broches 10 et 14 du connecteur du dessus on doit ajouter le petit pont qui fournit la PWM juste à coté de l’entrée pour la LED jaune. En 2 c’est la prise femelle du clavier, constituée de trois éléments d’un connecteur HE14 femelle. En 3 l’on retrouve l’inverseur situé à l’arrière du coffret qui permet d’acheminer la B.F. sur le BUZzer. Enfin en 4 l’inverseur double situé sur le flanc droit permet de fournir la tension continue issue du potentiomètre vers l’entrée E de l’appareil de mesures.

La LED témoin de présence de cette tension continue reçoit le +5Vcc directement depuis la douille latérale qui fournit cette énergie en externe.

Vous remarquez que toutes les masses convergent vers la douille bleue qui sert de cosse commune pour souder les fils. C’est à la fois une facilité pour réaliser le câblage, mais aussi un critère électronique habituel. Il est toujours préférable de ventiler une masse en « étoile ». Si les divers fils forment des boucles, ces dernières peuvent capter les champs magnétiques parasites. Nous ne sommes plus dans un contexte de hautes fréquences puissance comme c’était le cas en radio amateur, mais il ne faut pas oublier que l’oscillateur à 16MHz de l’ATmega328 est proche et s’en donne à cœur joie.

Le croquis de la Fig.105 est volontairement incomplet pour ne pas le surcharger d’informations. (Par exemple GND ne va pas en 2.) Il faut impérativement terminer le travail en ajoutant les liaisons représentées sur le schéma figuratif de la Fig.105 ci-dessus qui présente les liaisons vers les douilles de la face avant. Sur les deux dessins les fils sont représentés « en vrac », mais ils sont dans la réalité regroupés en torons par de la gaine thermorétractable, et leurs longueurs sont suffisantes pour pouvoir écarter le circuit imprimé à l’extérieur, permettant ainsi facilement des interventions toujours envisageables.

Quelques images supplémentaires.

Réaliser de ses mains restera toujours une action valorisante. Si de plus on a globalement compris comment fonctionne la machinerie sous le capot, le plaisir est complet. Ce didacticiel avait pour mission de vous servir de guide dans le monde du mesurage, en osmose avecà celui de la programmation.
Toutes ses notions se sont appuyées en outre sur les fondamentaux de l’électricité. Nous avons aussi légèrement dérivé vers de l’électronique de base. Toutes ces pistes devraient vous ouvrir des horizons très séduisants. Bien qu’au début ce mini laboratoire n’était qu’un prétexte, il devient la clef de voûte pour servir fidèlement nos futures expériences avec Arduino.
Approvisionner tous ce qu’il faut pour agencer un circuit expérimental n’est pas toujours immédiat.
C’est la raison pour laquelle les KIT en tous genres disponibles en ligne démontrent autant de succès.
Les fournisseurs sérieux accompagnent leurs productions par un schéma électronique, associent souvent une bibliothèque et ajoutent un programme de base pour la mise en service de leur référence.
Ce sera pour vous l’occasion d’étudier en détail ces documents, d’utiliser votre outil de mesures pour pousser plus avant l’analyse. Analysez finement les programmes qui vont de paire avec ces produits commerciaux. Ils révèlent parfois des méthodes très intelligentes pour agencer des séquences fonctionnelles. En résumé : Cultivez à outrance votre expérience.
Reste que forcément le temps à consacrer aux loisirs est toujours trop limité. Alors oubliez aussi la narration ci-dessus, biaisez par les raccourcis et surtout : FAITES-VOUS PLAISIR !
ce qui suit est consacrée à diverses vues pour compléter tout ce qui précède et par ce biais de vous proposer un maximum de détails par l’image. Construire votre prototype sera un jeu d’enfant, c’est le but ultime de ce bien trop verbeux document.

Amicalement : Michel DROUI.

Sur la Fig.107 il reste encore pas mal de « taf » pour le fidèle « frère à souder » ! En Fig.108 notre moral est au beau fixe. Tous les éléments du boitier sont terminés et parfaitement ajustés. Les trous de passage des vis de liaison sont bien en face des écrous inclus dans la structure. Quand à ce stade de la fabrication le prototype a été immortalisé sur le cliché numérique, l’idée d’ajouter la petite LED jaune à gauche n’avait pas encore émergé. On peut constater qu’effectivement, latéralement il en résulte une sorte de dissymétrie. Le petit clavier est positionné au centre verticalement par rapport à la plaque de la face avant. Par contre, la géométrie de l’ensemble fait que l’ouverture pour laisser traverser l’afficheur LCD est nettement décalée vers le haut. Ce n’est strictement pas gênant, autant du point de vue fonctionnel que de celui de l’esthétique.
Entre le « rien » de la Fig.109 et le « tout » de la Fig.111, il ne s’est écoulé qu’une petite après midi d’une occupation minutieuse et méthodique. Notez que sur la Fig.109 on distingue la minuscule fiche de branchement du Buzzer. (Bruiteur en bon français !) Dans notre application elle n’est pas pertinente. Les fils sont coupés à la bonne longueur et soudés directement sur la résistance et sur la douille de masse.

Sur la photographie proposée ci-dessous, le trou sur la face arrière pour pouvoir observer la LED rouge qui témoigne de la présence du +5Vcc sur notre circuit imprimé n’est toujours pas percé. Ce n’est que plus tard, lors des essais, que cette ouverture s’est avérée bien utile. Réalisée quand tout était déjà câblé, on a alors bien apprécié le fait que le matériau ne soit pas conducteur électrique. Il y a toujours le risque dans ce type de modification de laisser trainer le tout petit copeau qui ira forcément se loger exactement où il peut créer un court-circuit « toxique ».

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ATTENTION : Avant de commencer à souder les éléments répartis sur le coffret, il faut IMPÉRATIVEMENT assembler en gigogne le bloc électronique principal comme déjà précisé. Quand ce dernier sera complètement introduit dans le corps du coffret et qu’il ressemblera à ce que montre la Fig.110 alors seulement les entretoises A seront définitivement serrées sur le fond.

Par exemple sur la Fig.110 en X l’entretoise B est légèrement en biais, ce n’est pas une déformation résultant d’une photographie prise trop proche et générant de la distorsion trapézoïdale. Pour remédier à cette imperfection, les trous de passage des tenons filetés à travers notre circuit imprimé personnel ont été légèrement alésés plus grand. Comme les entretoises de type A sont de section plus grande, on peut se permettre sur la face arrière de percer des trous de passage plus grands augmentant ainsi les possibilités d’alignement. Pour que les vis de liaison puissent porter correctement, des rondelles larges sont interposées en 38. Notez que les deux du haut sont légèrement façonnées par un méplat pour ne pas qu’elles n’empêchent le dessus de porter correctement sur la structure.

Pour information, sachez que ce n’est qu’une fois avoir achevée cette opération avec alignement rigoureux de toutes les entretoises, qu’ensemble électronique gigogne en place, les relevés de dimensions ont été effectués pour percer le trou de passage rectangulaire sur la plaque de la face avant. Ainsi il est pratiquement sans jeu avec l’afficheur LCD ce qui favorise une esthétique soignée.

Comme visible dans le médaillon rose sur la Fig.112 en Y, les trois entretoisent doivent s’assembler parfaitement avec un axe central commun. On aperçoit également sur la dernière rondelle que cette dernière a été également coupée car son diamètre interférait avec le corps métallique de l’afficheur LCD. C’est fini, tout est terminé, assemblé, vissé et refermé.

Les oiseaux font cuicui, le bonheur culmine et tout va bien dans le meilleur des mondes.

Au fait, avez-vous pensé à ajuster au mieux le contraste de l’afficheur ?

NON ? ? ?

Trop tard… il faut tout redémonter !

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