Ma première carte électronique !

J’ai profité du weekend prolongé du 11 Novembre pour enfin terminer ma première carte électronique ! Je veux dire ma carte à moi, de A à Z, du prototypage à la soudure finale en passant par le routage. C’est un peu étonnant pour un ingénieur en électronique (et informatique industrielle) de formation mais je n’avais encore jamais suivi la chaîne entière. J’avais fait plein de schémas de carte lors de mes études, fabriqué puis soudé des composants sur des PCB que je n’avais pas conçus pour mes loisirs mais je n’avais jamais fait moi-même le routage d’une carte. Ici, j’ai tout fait. J’ai reçu le PCB nu fin octobre et j’ai profité de ce long weekend pour souder mes composants et faire une version beta du software qui va dessus. Quel plaisir quand après une après-midi, tout fonctionnait ! Il faut dire que ce projet traîne depuis un moment. J’avais commencé la conception et le prototypage du montage en juillet ou août 2012, j’avais ensuite appris à me servir de Kicad pour faire le schéma électronique correspondant et enfin, en septembre 2012, j’avais fait le routage de la carte. J’avais avancé lentement, à coup de quelques soirées par ci par là, c’était bien. Et là ça a été le drame. J’ai eu 2 mois de vacances, un nouveau travail très prenant et j’ai rangé mon projet dans un tiroir. Je ne l’ai repris qu’en août 2013… Et vraiment de manière très occasionnel… Pas facile de se replonger dedans un an plus tard. J’ai réappris à me servir de Kicad et j’ai largement modifié le routage de la carte pour en réduire la surface. Ça aura été long mais très intéressant et je recommande à tout bricoleur en électronique de faire un jour le chemin complet du schéma papier à la carte finale 🙂

La carte est relativement simple. Elle est centrée sur un microcontrôleur PIC18 qui contrôle 3 LED ainsi que 3 afficheurs 7 segments et possède 3 entrées via des boutons poussoirs. Elle est alimentée via un régulateur de tension 5V. Je ferai(s ?) quelques articles sur le sujet pour parler des différentes étapes de la fabrication de cette carte : prototypage du montage, schéma électronique, association des empreintes, routage du PCB, fabrication de celui-ci, soudage des composants et software « final ». On parlera de Kicad, de PIC, d’électronique, de C18 et MPLAB (mes amis…), de github. Pour faire les choses dans le désordre, je vais partir de la fin : le soudage des composants sur le PCB nu et le test de la carte. En gros, l’étape où tu sais si ton travail va être récompensé ou s’il faudra se remettre au travailler.

Lorsque j’ai eu terminé le routage de ma carte (début octobre), j’a choisi de faire fabriquer mon PCB sur le site Etronics de Dan. Ce site m’avait été recommandé par un ancien collègue de Saunier Duval et c’était un bon conseil. Le service a été très bon, avec un échange de mail très cordial, un envoi express et un PCB nickel et bien emballé. Vous pouvez cliquer sur les photos ci-dessous pour les voir en grand. Pour commencer, le PCB nu :

PCB_1

J’ai sorti mon fer à souder et mes composants et j’ai attaqué l’assemblage final au son du dernier album de Red Fang :

PCB_poste_travail

PCB_2

PCB_bazar

PCB_done

Samedi soir, après une après-midi à respirer les douces vapeurs de l’étain en fusion, tout fonctionnaitJ’ai croisé les doigts à chaque étape car si quelque chose ne fonctionnait pas, il fallait savoir si c’était un problème de soudure ou de composants défaillant, de PCB mal conçu ou de schéma mal recopié depuis le prototype (qui a priori marchait bien). J’ai donc soudé et testé bloc par bloc :

  • l’alimentation et vérifier au voltmètre que le régulateur donnait bien 5V en sorti.
  • le PIC et le connecteur ISP et vérifier que mon programmateur PICkit3 arrivait bien à se connecter.
  • une LED et l’allumer
  • les afficheurs 7 segments et afficher le même digit simultanément
  • les boutons et valider le déclenchement des external interrupts

J’ai pour cela réutilisé des bouts de codes écrits lors du prototypage et aussi les embryons de bibliothèques écrits cet été.  Le dimanche a été consacré à faire marcher ces embryons de bibliothèques, une grande partie ayant été écrit à l’aveugle, sans testé sur hardware. Il a notamment été question de faire correctement fonctionner le multiplexage des afficheurs en utilisant le TIMER0 et son interruption pour passer d’un afficheur à l’autre. En fin de journée, j’avais une version fonctionnelle mais au rendu un peu moche. Encore un peu de code et j’en aurais terminé !

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4 Réponses

  1. Félicitations!

    Pour les circuits imprimés, j’utilise souvent http://seeedstudio.com . Ils font plutôt des séries un peu plus grosses (au moins 2 circuits), mais ils ont de la sérigraphie, du vernis, et tout ça. Je pense que c’est complémentaire avec etronics.

    Je vois que tu n’utilises pas la version Mac OS X de Kicad ? Pourquoi ?

    Ah oui, et la prochaine fois, faudra se mettre aux composants CMS! Même avec un circuit simple face fait maison on peut faire des trucs pas mal: http://r2dev.fr/?Robotique/Startup (ça c’est mes collègues de l’ENSSAT)

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    23 novembre 2013 à 11:12

  2. Valère

    En effet, c’est une très bonne idée de faire toutes les étapes… J’ajouterais que tu devrais pas te limiter aux composants traversants, j’imagines que tu sais déjà qu’il est tout à fait aisé de souder la majorité des composants CMS ;-). A propos il existe un site chinois (j’aurais bien choisis Français ou Européen mais je n’ai pas des moyens illimités, ou le prix des PCB est dérisoire cela permet de se faire super plaisir en matière de design !

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    26 novembre 2013 à 1:03

  3. Valère

    J’approuves pour Seeedstudio… on y a réalisés des cartes assez sympa, le 0.2 mm n’est pas un problème. C’est 10$ les 10 exemplaires 5x5cm et ça doit faire dans les 25€ avec le port pour 10 cartes identiques 10cm x 10cm double couche vernis, sérigraphie, vernis masque (voir l’imagine d’illustration de la chaine youtube de l’association http://www.youtube.com/user/SikulaRobotik)

    Kicad sous MacOS X je l’utilises mais c’est limites pénible, il y a quelques mois il y avait enfin une version bien sable sur le site officiel, mais régulièrement il n’y a pas de binaire « stable et facile à trouver…. », j’ai eu beaucoup de versions qui avait des problèmes graphiques (au point d’avoir différentes génération en fonction de l’outil schéma/pcb/…). Il faudrait absolument que j’essayes de le compiler en mode CERN par contre…

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    29 novembre 2013 à 2:01

  4. Pingback: Alimentation pour tubes Nixie | Pierre Gradot

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