Les circuits d’essais

Pour réaliser des prototypes, il est très facile d’employer les plaques « LabTec », appelées aussi « breadboard », ce sont des plaques d’essai dans lesquelles on emboîte les pattes des composants et des fils équipés d’embouts solides. En quelques secondes les montages sont réalisés et peuvent être ajustés. C’est l’accessoire indispensable pour réaliser ses montages autour de l’Arduino…

Pour tout montage qui n´est pas destiné à une fabrication en grand nombre, l´utilisation de plaques dites “Veroboard” est une bénédiction pour l´amateur. Nous allons voir comment réaliser proprement ces circuits :

 Si vous suivez mes conseils, vous gagnerez du temps, des centimètres carrés sur vos montages, et éviterez beaucoup de stress.
Le nom officiel de la plaque de Veroboard est “bakélite à bandes cuivrées percées”. Voilà donc les bandes, qui sont effectivement cuivrées (et étamées pour aider à la soudure) et percées au diamètre d´un millimètre. Le pas est à la norme électronique de 2,54 mm (1/10 de pouce), la taille standard de la platine 10 x 10 cm.

Toutes les bandes sont conductrices ; pour aménager des coupures, on fraise pour faire disparaître un peu du métal conducteur. Remarquez ci-contre la qualité du travail  à comparer avec le trou moche ci-dessous 

Une mini-perceuse est ici équipée d´une fraise cylindrique ou en cône inversé ; une fraise en forme de boule est aussi utilisable si elle est très petite.

Beaucoup de gens fraisent avec un foret, à l´endroit d´un trou ; pour gagner de la place, je préfère enlever le métal entre deux trous. De plus fraiser “en cuvette”  un trou si petit donne des résultats immondes, avec des bavures qui seront sources de courts-circuits, voyez ci-contre…

Il est nécessaire, surtout au début, quand on manque d´expérience, de vérifier que le fraisage a bien coupé la piste métallique ; pour cela ne pas hésiter à utiliser un multimètre sur la position « Bip » ou diode pour tester la continuité. Toute bêtise à ce niveau serait, par la suite, une perte de temps terrible: chercher une erreur après coup est très stressant. Prenez donc votre temps !
Lorsque les cartes sont prévues pour être insérées dans des connecteurs normalisés de type HE-9, découpez les encoches à la scie Bokfil ou Roco.

Exemple d’un connecteur HE-9, qui permettrai deux fois 25 contacts : la moitié est perdue car toutes les Veroboard, n’ont qu’une seule face!

Le Veroboard permet (contrairement au “vrai” circuit imprimé) de faire des corrections, des ajouts, des améliorations…

 

Certes, la carte devient de moins en moins présentable au fur et à mesure de ces modifications, mais cela reste quand même très appréciable.

 

Ici, un exemple de carte alimentation qui a vu pas mal de modifications…

 

On ne travaille pas directement sur la plaque mais on doit faire à l’avance un plan détaillé de câblage. Un petit logiciel pour cela: StripboardMagic, soit au crayon et à la gomme, soit  encore avec un petit programme de dessin vectoriel, c´est une tâche amusante, tenant à la fois du jeu de stratégie, des mots croisés, des échecs et du morpion.

 

Ce plan de câblage est vérifié, re-vérifié, re-re-vérifié, puis imprimé à l´échelle 1/1, une fois à l´endroit (vu du côté des composants), une fois à l´envers (face cuivrée au-dessus). Ce “patron” sert par exemple à découper et à plier les fils de connexion ou “straps”.

Ici un fil de connexion correspondant à un code de couleur (rouge car il véhicule du + 12 volts ; il serait noir s´il était branché à la masse)… On le place dans les deux trous prévus sur le schéma…

On retourne la plaque côté cuivre, on plie légèrement les fils pour que le strap ne tombe pas pendant la soudure.

Le fer à souder est équipé d´une panne (embout chauffant) très fine. Celui-ci, par exemple, est mon préféré, un J.B.C. de 32 watts avec une panne d´un millimètre.

Une éponge humide sert à tenir la panne dans un état de propreté indispensable. On essuie sur l´éponge à chaque série de soudures.

Le fil rouge est soudé. Il ne craint pas la chaleur, donc on prend son temps, pour obtenir un beau cône de soudure bien brillante, pas granuleuse, pas matte, une connexion bien “mouillée” par le métal en fusion. Si le résultat est mauvais, on peut réchauffer une deuxième fois, et ajouter du métal si nécessaire. Prenez votre temps !

L´excédent de fil est coupé bien à ras avec une pince coupante de très bonne qualité. Ici une pince Xuron dont l´utilisation est un vrai plaisir…

Pour les composants fragiles ou à échanger un jour, utilisez des supports ! Ça ne coûte pas cher. Ci-dessous des supports longs, dits “à wrapper”.

Le fraisage destiné à isoler les pistes peut être fait avant ou après soudure…

On commence par la mise en place des straps, puis des support de circuits imprimés…

En effet, un petit morceau de queue permet de fixer facilement les pinces crocodiles miniatures ou « grip-fils » qui serviront à connecter un voltmètre, dans la phase de tests, de mise au point, ou hélas : de dépannage…

À certains endroits, ne coupez pas à ras les queues de certains supports…

Ensuite : soudure, fraisage, et nettoyage consciencieux des débris métalliques à l´aide d´une petite brosse.

Alors que les straps (cavaliers réunissant électriquement deux zones) destinés à l´alimentation seront tirés de fils rigides épais (6 à 8 dixièmes de millimètres), les straps véhiculant des signaux à faible courant peuvent être réalisés avec du fil très fin (récupération de fils téléphoniques ou de wrapping).

S´il n´y a pas de risque de contact entre deux zones, on n´a même pas besoin de laisser l´isolant des fils ; voici un strap miniature posé entre deux pistes…

 

Code de couleur encore : ces fils allant vers le “plus 12 volts” sont rouges, sur le schéma imprimé comme en réalité… Bien sûr, ça n’est pas une obligation technologique — c’est juste une petite assurance anti-erreur !

Les fils légèrement pliés pour éviter la chute sont soudés sur la face cuivrée.

Des fils peuvent se chevaucher à moitié ; on gagne ainsi de la place.

Souvent, les plans de Veroboard paraissant dans les magazines laissent beaucoup de place vide, avec 1 mètre carré consacré à un malheureux circuit intégré… Dans la réalité, un Veroboard « intelligent » prend même moins de place qu´un circuit imprimé traditionnel car il utilise les 2 faces !

Ces fils au parcours « torturé » ont été pliés directement sur le schéma d´implantation que nous avons imprimé, puis mis en place, donc sans souci. On joue encore avec les couleurs… Pas deux fils jaunes au même endroit s’il vous plaît !

La carte est finie, mais encore sans ses composants fragiles. C´est le moment de comparer la réalité et le schéma imprimé. Vérifiez, re-vérifiez, prenez votre temps !

Branchez le “plus” et la masse, testez au multimètre qu´ils arrivent bien là où on les attend. Quand tout est O.K., on place les composants fragiles…

Ici, deux micro-relais et deux “jumpers” destinés à personnaliser la carte (les jumpers sont des cavaliers, comme les “straps”, mais amovibles, la plupart du temps pour permettre un codage).

Un exemple de carte une fois terminée. Celle-ci est placé sur un connecteur HE-9…

Ultime test : une quelconque ampoule est branchée sur la sortie, le “plus” et la masse sont branchés… ça fonctionne !!!