Réalisation de cartes électroniques

[dan15]

La réalisation de cartes électroniques peut paraître incongrue dans un forum de modélistes de train. Mais finalement pas plus que des recommandations sur des procédés de peinture, la CAO 3D, ou la comparaison entre différentes colles. Elle présente un intérêt dans nos réalisations ferroviaires au moins pour trois raisons :
• On optimise nos propres montages, parfois là, où la place nous est comptée.
• On résout bien des problèmes de câblage et de connectique, ceux-ci ayant tjrs la première place dans la liste des causes de dysfonctionnement.
• Le coût est devenu très abordable.
On peut ajouter également qu’un montage présenté avec des fils de câblage peu maîtrisés nuit au sérieux d’une réalisation pour laquelle on vise l’excellence.

Liaison connecteur 2.54x4 - connecteur RJ11

Il y a, il est vrai, deux pré requis à cette approche :
• Il faut un minimum de connaissances en électronique.
• On doit apprendre l’usage d’un outil de conception des fichiers de réalisation de carte.
Pour ceux qui souhaitent discuter du sujet, ou simplement être informé de cette facette technologique j’ouvre ce fil de discussion. La réalisation de ma dernière carte d’interface servira d’illustration aux différentes étapes à franchir depuis la conception jusqu’à la réception des cartes.
L’outil que j’utilise depuis qqs années déjà est KiCad.

Site de téléchargement de Kicad

Kicad est un outil gratuit et complet (dessin du schéma électronique, bibliothèque de composants, implantation sur carte ..)

Ecran d'accueil de Kicad

Sans entrer dans les détails de l’installation et des choix de paramétrage, La première étape est le dessin de la carte.
Tout doit figurer. Le circuit électrique, les composants, les connecteurs, même les trous à prévoir pour la fixation de la carte.

Représentation du schéma électrique

A ce stade, Il convient de faire un choix précis de tous les constituants utilisés (connecteurs, composants,...) et de leur empreinte (c.a.d comment chaque élément va s’implanter sur la carte). La base de données importante (Kicad occupe plus de 1 Go) permet de trouver ceux qui conviennent, ou de choisir des objets similaires.

Affectation d'un LM317 à U1, en boitier TO220

[dan15]

L’outil offre la possibilité de visualiser le composant (ce qui s’avère très utile surtout dans la sélection des connecteurs parmi la multitude de choix possibles).

Visualisation du boitier TO 220

Le tracé terminé, le logiciel vous aide à effectuer différents contrôles ( cohérences des pistes, points ouverts, composants non définis, ...). Il est nécessaire de régler tous les sujets d’erreur avant de passer à la suite.

[cdz183]

Moi qui ai toujours fait mes CI en pastilles et bandes Mecanorma avant gravure et perçage (avec satisfaction, vu le faible nombre), je m'installe !

[catalans]

Bonjour,
il est vrai que l'utilisation de circuits imprimés CI est très intéressante mais le problème est que tous les logiciels sont en anglais et là pour moi ça coince !
Je dois refaire mes TCO (réseau et dépôt) et l'idée de se servir de CI serait géniale mais .....
Donc je vais me résoudre au bonne vieilles plaques électroniques à bandes
Cordialement

[ffayolle]

Bonjour,
Voilà un sujet intéressant

Au delà de la conception du circuit (personnellement, j'utilise TCI (Cf, https://www.lelectronique.com/logiciel/tci-7.html)), quid de la réalisation?
Des liens utiles?
Fabrice

[stratus]

C'est un sujet qui a déjà été traité il y a quelques mois ICI

Perso ayant des connaissances proche de zéro en électronique, tout outil qui me proposerait des composants me serait d'une utilité quasi nulle.

Donc pour mes maigres besoins dans ce domaine j'utilise un outil de dessin 2D (le même que pour la découpe lase) et, après avoir sélectionné les options kivonbien, j'envoie un DXF à Microprocessor.fr qui me les exécute sous quelques jours, pour un prix qui reste raisonnable.

[dan15]

J’ai regardé TCI il y a qqs années. Un outil simple qui présente l’énorme avantage d’être assimilable en moins d’une demi heure. Ce qui n’est malheureusement pas le cas de Kicad où il faut compter 2 à 3 jrs (mais à l’usage, vous êtes récompensés des efforts fournis).
Concernant la barrière de l’anglais, On l’oublie sur ce type d’outil. D’abord beaucoup de tuto sont en français. J’ai notamment bien aimé ceux de « Eric Peronnin ». J’ai vu qu’il continuait avec la nouvelle version 5 de Kicad (je suis en version 4 qui marche parfaitement bien). D’autre part les commandes se font pour l’essentiel via des icônes et les qqs mots qui les accompagnent sont généralement compris dans bien des langues.

[Pacific231]

Bonjour à tous,

J'utilise aussi régulièrement KiCad et il y a des dizaines de tutos fort bien détaillés en Français.

C'est pas cher du tout et l'envoi (très soigné) se fait sous 8 jours.

[dan15]

Je salue « pacific231 » pour son illustration. Nous sommes au moins deux à porter ce sujet.
****
L’étape de dessin du circuit et de définition des composants étant franchie et sans qu’il ne subsiste d’erreur , on peut passer à la réalisation de la carte par elle-même.

Les éléments du circuit et leurs liens structurés par Kicad (la « net list ») sont importés dans le logiciel d’implantation de la carte et se présentent sous la forme d’un enchevêtrement de fils et d’éléments, tous présents mais de façon compacte.

Importation brute du schéma

A nous de les positionner au mieux.

Avant de d’engager cette étape, il faut au préalable avoir sur une feuille de papier fait un grossier projet de positionnement des différents éléments. Placer les connecteurs du coté des liaisons qu’ils vont alimenter, respecter dans la mesure du possible la cohérence des fonctions électroniques, veiller aux composants qui chauffent, ...

Implantation des composants

Lorsque le projet d’implantation paraît plausible. On peut commencer le tracé des pistes .
L’outil est d’une aide indispensable pour ce tracé et il assure des positionnements précis. Cette étape de la réalisation est, et ceux qui l’ont déjà pratiqué je pense ne me contrediront pas, une phase créative (du moins c’est ainsi que je le ressens).

Implantation des pistes

Visualisation de l'implantation

A tout moment il est possible de visualiser en 3D la carte en cours de réalisation. Ce contrôle visuel est très précis. Il est possible notamment de s‘assurer en zoomant de la métallisation des vias (trous aux parois internes métallisées avec du cuivre permettant la conduction électrique entre les deux faces). Les anneaux dorés sur la photo sont les pastilles.

La carte achevée, Kicad peut établir les fichiers (GERBER) de réalisation. J’en utilise généralement 9 (le tracé des circuits, la sérigraphie, la couche vernis, ceci pour chaque face. Soit 6 pour un double face, plus le profil de découpe de la carte et deux fichiers pour les perçages. Soit 9).

J’utilisais jusqu’à dernièrement les services de la société ALLPCB (Chine) pour la réalisation de mes cartes. Pour la carte présentée ici, j’ai envoyé mes fichiers à la société JLCPCB (Chine aussi). Le site d’accueil de cette dernière m’a paru bien plus immédiat d’utilisation.

Le site JLCPCB

[dan15]

Il nous est demandé de renseigner la dimension des cartes, le nombre de couches, la quantité à produire (minimum 5), ainsi que le téléchargement des fichiers GERBER (zippés). Les options de fabrication cochées par défaut correspondent très certainement à ce qui doit être le cas général des demandes (F4, Ep 1.6, couleur, etc..) me convenant parfaitement.

Sélection des options de la commande

Plusieurs solutions de transport sont proposées. Pour ma part je n’ai jamais eu à me plaindre des compagnies chinoises.

Choix du "shipping"

On obtient un retour immédiat du site avec nos propres valeurs précisées.

La réponse quasi immédiate de JLCPCB

Il reste à saisir ses coordonnées et à régler (carte bancaire)

Une dizaine de jour plus tard j’ai reçu les cartes. Je n’ai eu à payer aucun supplément de taxe, comme cela avait été le cas en janvier dernier (+9€). Les protocoles douaniers se sont peut-être régularisés ?
Quoiqu’il en soit, pour une fiabilité sans commune mesure supérieure et avec un délai entre l’envoi et la réception de 10 jrs, ces 5 cartes ne m’ont couté tout compris que 10€ (inférieur au coût de la connectique qu’elles remplacent). Ceci. était mon troisième argument en faveur de la réalisation de cartes. et je le trouve très convaincant.

La carte montée