¶ Explication du circuit
¶ Circuit 555
Le « 555 » est un circuit intégré très populaire qui peut fonctionner comme un temporisateur (timer), un oscillateur ou un flip-flop. Dans ce circuit, il est configuré comme un oscillateur astable, ce qui signifie qu'il génère un signal carré périodique sans aucune intervention externe après sa mise sous tension.
¶ Analyse du schéma & explication des broches
Le circuit utilise un 555 pour générer un signal oscillant, qui peut ensuite alimenter une LED ou une autre charge connectée à la sortie.
- Alimentation (VCC et GND)
La broche 8 (VCC) est connectée à une alimentation de +5 V.
La broche 1 (GND) est reliée à la masse (GND). - Broche de sortie (OUT)
La broche 3 fournit un signal de sortie oscillant (un signal carré) qui commute entre +5 V (niveau haut) et 0 V (niveau bas).
Ce signal peut être utilisé pour commander un composant comme une D.E.L., via le point de connexion « LedInput ». - Broche de contrôle (CONT)
La broche 5 est utilisée pour ajuster la tension de seuil interne du 555. Ici, elle est connectée à un condensateur à travers la masse pour éviter les interférences électriques. - Broches TRIG (2) et THRES (6)
Ces deux broches contrôlent les cycles de charge et de décharge de C1.
THRES (6)
Détecte lorsque la tension à travers C1 atteint 2/3 de VCC. À ce moment, le 555 déclenche la décharge du condensateur.
TRIG (2)
Détecte lorsque la tension chute à 1/3 de VCC, déclenchant la phase de charge. - DISCH (broche 7)
Pendant la phase de décharge, cette broche est connectée à la masse par un transistor interne, permettant à C1 de se décharger via R3. - Réseau RC (résistances R1, R2, R3 et condensateur C1)
Ces composants définissent la fréquence de l’oscillateur ainsi que la fréquence.
Prendre note ici que R2 est utilisé en tant que potentiomètre et n’est pas une résistance fixe.
¶ Exemples de calcul - Fréquence
Afin de calculer la fréquence qui est en sortie du 555, il est possible d’utiliser la
formule suivante :
Cependant, dans notre cas, Ra et Rb sont divisés à cause du potentiomètre qui est entre les deux. Nous avons donc Ra = 100 + Rpot et Rb = 100 + Rpot et C = 10uF
voici un calcul des deux extrémités
Nous remarquons donc que ce circuit va créer une fréquence entre 62.60hertz et 110.77 hertz.
¶ Exemples de calcul – PWM
Comme vu ci-haut, lorsque le potentiomètre change, nous varions la valeur des résistances. Cela affecte non seulement la fréquence, mais cela affecte aussi le PWM, plus précisément, le duty cycle. Dans la datasheet, il est possible de voir que le dutycycle peut être calculé avec la formule suivante :
Encore une fois, voici un calcul des deux extrémités
Il est donc possible de voir que nous allons avoir un duty cycle qui varie entre 47.82 % et 7.69 %. Cela est assez pour voir que la lumière s’allume et s’éteint selon ce qui est ajusté au potentiomètre
¶ Circuit : Reverse Polarity Protection
Le but du circuit est de protéger un système contre une erreur de branchement en polarité inversée. Concrètement, si la source d’alimentation est correctement branchée (le « + » sur l’entrée positive et le « – » sur la masse), le courant circule normalement vers la sortie, alimentant le système. Cependant, si les fils sont inversés, le circuit empêche le courant de passer, évitant ainsi d’endommager les composants sensibles.
¶ Analyse du schéma et explication du circuit
Le circuit utilise un composant de type interrupteur électronique (un transistor à canal P) branché de telle sorte qu’il laisse passer le courant seulement lorsque la polarité de l’entrée est correcte. Si la polarité est correcte, le transistor est « ouvert » (conducteur) et l’alimentation est transmise à la sortie. Si la polarité est inversée, le transistor se « ferme » (ne conduis plus), stoppant le courant avant qu’il ne puisse endommager les autres composants. En résumé, le circuit agit comme un garde-fou contre les mauvaises connexions, permettant le passage du courant uniquement dans la bonne direction.
¶ Circuit : LED
Ce circuit est conçu pour afficher un état visuel à l’aide de deux LEDs (rouge et verte). Lorsque le signal LedInput est actif, les deux LEDs s’allument en fonction du courant disponible et des caractéristiques de la source. Cela permet de signaler visuellement l’état du circuit.
¶ Analyse du schéma et explication du circuit
Chaque D.E.L. est connectée en série avec une résistance limitant le courant (R4 pour D2 et R5 pour D4). Lorsque « LedInput » est activé (présence d’une tension positive), un courant traverse la résistance associée, puis la D.E.L. correspondante, la faisant s’allumer. La résistance est choisie en fonction de la datasheet. Nous visons typiquement une intensité lumineuse juste assez haute pour que l’utilisateur la perçoive, sans aveugler celui-ci. Dans notre cas, il faut prendre en compte le Duty Cycle, la tension ainsi que le courant que nous voulons fournir à la D.E.L. afin de déterminer quelle résistance choisir pour une certaine luminosité.
¶ Explication de la soudure
¶ Préparation de l’aire de travail
- Assurez-vous que l’aire de travail est propre et bien ventilée.
- Portez des lunettes de sécurité pour éviter tout accident.
- Placez tous les composants nécessaires et le PCB sur un tapis antistatique.
¶ 2. Réglage de la station de soudage
- Réglez la température de la station de soudure entre 320°C-350°C (600 ° F-660°F) pour les composants électroniques.
- Vérifiez que la pointe du fer est propre et bien étamée avant de commencer.
Si la pointe n’est pas propre, veuillez suivre les instructions suivantes :
- Nettoyage initial
Si la panne est recouverte d’oxydation (couleur terne ou noire), appliquez un peu de flux pour dissoudre les résidus. Laissez le flux chauffer quelques secondes. - Nettoyage avec l’éponge humide
Mouillez légèrement l’éponge fournie (elle doit être humide, pas trempée).Frottez doucement la panne sur l’éponge pour retirer les résidus d’oxydation et d’étain brûlé. - Nettoyage avec la laine de cuivre
Si les résidus persistent, insérez la panne dans la laine de cuivre et frottez doucement. La laine de cuivre nettoie sans abîmer la pointe. - Étamage de la panne
Une fois la panne propre, appliquez une fine couche d’étain pour la protéger de l’oxydation. Ce processus est appelé « étamage ». Laissez l’étain couvrir uniformément la pointe. - Répétez régulièrement
Nettoyez la panne à chaque utilisation ou dès qu’elle devient sale pour maintenir une performance optimale.
¶ 3. Placer le PCB sous le microscope
- Placer le PCB sous le microscope et ajuster le focal afin que vous soyez capable de voir le PCB dans les lentilles.
- Assurez-vous de garder la ventilation proche du PCB malgré que vous utilisiez le microscope.
¶ 4. Identification des composants
Pour identifier les composants, commencez par vérifier les étiquettes sur les sacs Digikey. Chaque sac indique le numéro de référence, la description et la valeur du composant. Comparez-les avec la nomenclature (BOM) fournie pour le projet. Sur les résistances et condensateurs, lisez les marquages (valeurs ou codes) directement sur les composants pour confirmer.
¶ 5. Ordre des soudures
Plusieurs approches peuvent être utilisées pour déterminer l’ordre des soudures, mais il est généralement recommandé d’utiliser son bon jugement. Si une composante est plus difficile à souder, mais qu’elle n’encombre pas l’espace de travail une fois installé, il est préférable de commencer par celle-ci. Dans notre cas, chaque composante est suffisamment espacée pour vous permettre de vous exercer aisément. Vous êtes donc libre de décider par quelle composante commencer.
Note : Il est toutefois conseillé de souder en priorité toutes les composantes montées en surface (« surface mount ») sur un même côté du PCB avant de passer aux autres. Cela garantit que le PCB reste stable sur la table, sans basculer.
¶ 6. Technique de soudure
Une soudure réussie nécessite des étapes précises pour assurer des connexions électriques solides et durables. Voici les techniques à suivre pour un composant comme le U1 :
- Étamage de la pointe :
Avant de commencer à souder, appliquez une petite quantité d’étain sur la pointe du fer à souder. Cela améliore la conductivité thermique et facilite le transfert de chaleur vers le composant et la pastille. Si la panne est oxydée (aspect terne ou noirci), nettoyez-la d’abord avec une éponge humide ou de la laine de cuivre, puis procédez à l’étamage. - Chauffez la connexion :
Placez la panne en contact simultanément avec la patte du composant et la pastille du PCB. Maintenez cette position quelques secondes pour que les deux éléments atteignent une température suffisante. Cela garantit que l’étain fond et adhère correctement aux surfaces. - Appliquez l’étain :
Introduisez l’étain au point de contact entre la patte et la pastille, pas directement sur la panne. L’étain doit fondre et recouvrir les surfaces de manière homogène. Une bonne soudure a une forme conique et un aspect brillant, sans excès ni manque d’étain. - Retirez rapidement :
Une fois l’étain correctement appliqué, retirez la panne immédiatement. Prolonger le contact risque de surchauffer le composant ou de décoller la pastille du PCB. Cela peut endommager irréversiblement le circuit.
NB : Il est possible de suivre les mêmes étapes pour souder les autres composantes comme les résistances, condensateur, etc. Cependant, au lieu de chauffer la patte du composant, nous allons chauffer le composant lui-même étant donné qu’il ne contient pas de patte. De plus, il peut être préférable d’appliquer un peu d’étain sur la pastille du PCB afin de s’assurer que la résistance reste en place lorsqu’on la soude.
¶ 7. Utilisation du flux (optionnel)
Le flux est un produit chimique utilisé pour améliorer la qualité des soudures, surtout lorsque les surfaces sont oxydées ou difficiles à souder.
- Pourquoi utilisé du flux ?
Le flux élimine l’oxydation des surfaces métalliques, améliore l’adhérence de l’étain et aide à prévenir les soudures froides (matte ou craquelées). Cela est particulièrement utile pour les composants plus anciens ou lorsqu’une bonne conduction thermique est difficile à obtenir. - Comment appliquer le flux ?
Appliquez une petite quantité de flux directement sur la pastille ou la patte à l’aide d’un pinceau fin ou d’une seringue. Évitez d’en utiliser en excès, car trop de flux peutcompliquer le nettoyage après soudure. - Nettoyage après soudure :
Une fois la soudure terminée, nettoyez les résidus de flux avec de l’alcool isopropylique et un chiffon propre ou un coton-tige pour éviter que les dépôts ne causent de la corrosion ou des courts-circuits sur le long terme.
Ces techniques garantiront des soudures propres, durables et esthétiques tout en respectant les bonnes pratiques.
¶ 8. Vérification des soudures
- Chaque soudure doit être :
- En forme de cône lisse et brillant.
- Sans excès d’étain (pas de « boules » ou de « ponts »).
- Nettoyer de flux
¶ 9. Points spécifiques pour ce PCB :
- LEDs (D2, D4) :
- Vérifiez la polarité avant de souder (longue patte = anode, côté plat = cathode).
- Diodes et régulateurs (D1, D3, U1) :
- Assurez-vous de respecter l’orientation indiquée sur le PCB.
- Connecteurs (source, GND, 5V) :
- Assurez-vous que le connecteur est bien enligné avec le PCB et que celui-ci n’est pas flottant lorsqu’il est déposé sur le PCB.
- Potentiomètre(R2) :
- Faites attention de ne pas mettre trop d’étain sinon l’étain va remonter dans le potentiomètre et celui-ci ne tournera plus !
- MOSFET extra (EXTRA):
- Ce MOSFET n’a aucune fonction spécifique sur le PCB. Il a été placé intentionnellement pour démontrer l’importance d’attendre que le joint atteigne une température adéquate avant de souder. Étant directement connecté à la masse du PCB, il est thermiquement lié à l’ensemble du plan de masse, ce qui crée une dissipation thermique accrue. Cette caractéristique rend sa soudure plus difficile et met en évidence les défis liés à la gestion de la masse thermique lors de l’assemblage.
¶ 10. Erreurs courantes à éviter
- Trop d’étain : Risque de créer des ponts entre deux pistes.
- Pas assez d’étain : Risque de mauvais contact électrique.
- Trop de chaleur : Risque d’endommager le PCB ou le composant.
- Pas assez de chaleur : Risque de soudures froides.
- Mauvais nettoyage : Risque de corrosion
- Mauvais positionnement des composants : Risque de court-circuit
- Négligence des polarités : Risque de bris des composants
- Utilisation d’un fer sale : Risque de soudures « sales »
- Mauvaise gestion de l’ESD (décharge électrostatique) : Risque d’endommager les composants sensibles.
¶ Tester le PCB
Félicitations ! Vous avez terminé la soudure de votre PCB. Vous venez d’accomplir une étape essentielle dans le développement de vos compétences en électronique ! Chaque soudure réalisée contribue à renforcer vos habiletés manuelles et votre compréhension des circuits électroniques. Prenez le temps d’évaluer votre travail.
Avant de procéder aux tests, il est recommandé de faire examiner votre assemblage par une personne expérimentée en électronique. Un œil averti pourra repérer vos erreurs telles que des soudures froides, des ponts d’étain ou des composants mal orientés. Cela vous permettra de corriger ces points et d’améliorer votre technique. Profitez de cette opportunité pour poser des questions !
¶ Comment tester votre PCB
- Test des continuités :
Utilisez un multimètre en mode « continuité » pour vérifier que les connexions entre les pastilles et les composants sont correctes. Aucun court-circuit ne doit être présent entre le +5V et le GND. - Connexion de l’alimentation :
Branchez une alimentation 5V au connecteur d’entrée (SOURCE et GND). Vérifiez que la polarité est respectée. - Tester le circuit 555 :
Le 555 est configuré comme un oscillateur. Branchez une D.E.L. sur la sortie marquée « LedInput ». Si tout fonctionne correctement, la D.E.L. clignotera périodiquement.
Vérification des LEDs :Assurez-vous que D2 et D4 s’allument correctement selon le courant appliqué. - Polarité inverse :
Vous pouvez changer la polarité appliquée sur le PCB afin de tester si la protection fonctionne bien. Si celui-ci n’explose pas et les D.E.L. n’allument pas, félicitations ! - Validation finale :
Si tout fonctionne comme attendu, félicitations ! Vous avez soudé et testé un circuit fonctionnel avec succès.
¶ Challenge extra
Afin de vous tester davantage, vous pouvez tenter de retirer un composant du PCB en utilisant une solder wick (tresse à dessouder). C’est un excellent exercice pour apprendre à corriger des erreurs ou remplacer des composants défectueux. Placez la tresse sur la soudure à retirer, appliquez le fer à souder chaud dessus, et laissez la tresse absorber l’étain fondu. Prenez votre temps et veillez à ne pas surchauffer le PCB pour éviter d’endommager les pastilles. Bonne chance !
¶ Annexe
