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projets:shield_simple_pour_arduino_uno

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Shield simple pour arduino uno (En construction-12/07/2018)

L'objectif de ce projet est de documenter toutes les étapes de conception et de réalisation d'un circuit électronique en utilisant :

  • Kicad pour la conception du circuit imprimé
  • Flatcam pour générer les fichiers machines (gcode)
  • la fraiseuse MMM30 pour la gravure, le perçage et la découpe du circuit
  • Un fer à souder pour l'assemblage
  • l'IDE Arduino pour un programme utilisant le circuit

Conception

Le circuit

Pour ce tutoriel, nous avons choisi de réaliser un circuit assez simple sous la forme d'un shield (carte que l'on branche sur une autre carte pour ajouter des fonctionnalités) pour une carte arduino uno. Ce shield contiendra une led (avec une résistance de 150Ω en série) sur la sortie digitale 2, un bouton poussoir sur la sortie 3 et un potentiomètre sur l'entrée analogique A0.

Ce montage peut être réalisé sur breadboard de la façon suivante :

Pour réaliser ce shield, nous aurons besoin de données précises sur l'arduino uno et notamment des positions des pins d'entrées sorties. Le schéma ci-dessous donne les informations nécessaires.

Conception avec Kicad

Kicad?

Kicad est un logiciel de dessin de circuit électronique. C'est un logiciel libre et gratuit développé initialement en 1992 par Jean-Pierre Charras. Aujourd'hui Kicad est activement maintenu et mis à jour par une large communauté de développeurs ce qui rend cet outil très évolutif. Pour un descriptif plus détaillé de l'histoire de ce logiciel voir le lien suivant (en anglais): http://kicad-pcb.org/about/kicad/

Parmis les fonctionnalités intéressantes on peut noter:

-Dessin symbolique du schéma électrique

-Création de sa propre librairie de composants

-Connexion automatique des différents composants

-Visualisation 3D du rendu final du circuit

-…

Pourquoi l'utiliser?

→ Il est de plus en plus utilisé comme logiciel standard de développement au niveau professionnel, ce qui peut être intéressant pour celles et ceux qui veulent évoluer vers ce secteur d'activité.

→ Permet au “Makers” de produire des prototypes avec un niveau de finition “pro” (ça fait toujours plaisir).

Liens Utiles

Ce tuto est très orienté autour de notre projet de “Shield Arduino Uno”. Pour cette raison, on ne pourra pas couvrir toutes les fonctionnalités du logiciel. Pour aller plus loin, vous pouvez vous orienter vers les liens suivants (valide le 12/07/2018):

-Documentation officielle: http://kicad-pcb.org/help/tutorials/

-Blog :http://dirtymarmotte.net/?s=Kicad

- Un très bon tutoriel est intégré dans kicad. Il est disponible dans le menu Aide/Démarrer avec Kicad

Installation du logiciel

Pour installer KiCad sur votre station de travail, le mieux c'est de passer par le site officiel de la page KiCad ou vous trouverez les liens de téléchargement correspondant à votre OS (lien valide le 12/07/2018):

http://kicad-pcb.org/download/

Pour rappel et pour simplifier voici en résumé les procédures d'installation pour MacOsX et Linux-Ubuntu|Mint

-Installation MacOSX (essai sur Os v10.11.6):

La façon la plus simple d'installer KiCad sur MacOS est de passer par la page de téléchargement officielle et de cliquer sur les liens listés dans le paragraphe “Stable Release” (Version Stable):

http://kicad-pcb.org/download/osx/

Vous devez télécharger les deux fichiers .dmg. Après avoir cliqué sur le fichier Kicad-4.*.*.dmg vous suivez les instructions affichée à l'écran. Il vous faudra les droits d'écriture pour finaliser l'installation (root)

-Installation pour Ubuntu, Linux Mint :

L'installation sur Linux proposée sur le site de kicad (http://kicad-pcb.org/download/ubuntu/) est extrêmement minimaliste. Elle ne comprend pas les librairies de composants et la documentation. Nous vous pproposons une installation plus complète de Kicad. Elle se fait en ligne de commande. Ouvrez un terminal de commande (raccourci <ctrl>+<alt>+<T>). Vérifier que vous possédez les droits administrateur (mot de passe demandé). Puis copiez-collez les lignes de commandes suivantes:

sudo add-apt-repository --yes ppa:js-reynaud/kicad-4
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install kicad kicad-library kicad-demo extra-xdg-menus kicad-locale-fr kicad-doc-fr 

Votre mot de passe sera demandé à la suite de la première commande (avant exécution).

Les différentes étapes

Sur Kicad, la conception d'un circuit imprimé ou PCB (printed circuit board) se fait en deux grandes étapes. D'abord on crée un schéma qui défini les composants qui seront utilisés, les liaisons entre ces composants sans prendre en compte la forme réelle du composant, son type (traversant ou de surface) ou sa position sur la carte. Ensuite, on dessine le circuit en choisissant les composants réels, leur position et les trajets des pistes.

Pour commencer, on lance Kicad et on clique sur Nouveau Projet (<ctrl>+<N>) Je vous conseille vivement de créer un dossier Kicad pour chaque projet car KIcad génère une dizaine de fichiers par projet.

Création d'un schema

On crée le schéma en cliquant sur le bouton

On se retrouve sur une feuille de travail. Commençons, tout d'abord, par ajouter les premiers composants. Cela peut se faire en cliquant sur puis dans la page ou directement avec la touche <A>.

Commençons par insérer d'abord une led (<A> puis taper led dans le filtre) puis une résistance(<A> puis taper R dans le filtre)

On peut ensuite déplacer le composant en utilisant la touche <G> ou <M> (<G> déplacera le composant avec ses liaisons, <M> le composant seul), le tourner avec <R> et lui faire subir une symétrie d'axe horizontal ou vertical avec les touches <X> et <Y>.

On peut également fixer la valeur de la résistance au survol du composant à l'aide de la touche <V> en remplaçant R par 150 et obtenir un début de schéma comme ci-dessous.

On peut ensuite relier la résistance et la led avec l'outil ou avec la touche <W> à l'endroit de départ.

Si on souhaite ensuite créer le composant Arduino uno, on se rend compte qu'il n'existe pas dans les librairies Kicad. Nous avons à ce moment là deux options : chercher une librairie contenant le composant ou le créer nous même. Kicad contient un éditeur de composants performant et assez facile à utiliser. Nous opterons donc pour la deuxième solution.

Création d'un composant

La création d'un composant se fait dans l'éditeur de librairies schématiques disponible sur la page principale ou directement dans l'éditeur de schéma.

On peut sélectionner une librairie de travail à l'aide de pour créer ou modifier des composants dans une librairie déjà existante. Nous allons plutôt opter pour créer nos composants dans une nouvelle librairie qui nous servira ensuite pour tous les nouveaux composants de nos projets. Pour cela il suffit de commencer à créer un composant avec que nous appelerons, par exemple, Shield_Arduino de référence SH (utilisé pour la numérotation des composants).

Un composant est principalement constitué de pin d'entrée sortie. Il est important de spécifier un numéro de pin et conseillé de renseigner aussi un nom (VCC, GND, A0, …). On ajoute un pin avec ou la touche <P>.

On utilisera le schéma ci-dessous pour créer le composant. Après avoir ajouté les pins

Du schema au circuit

Le PCB

La génération des fichiers machine avec Flatcam

Réalisation

La fraiseuse MMM30

Gravure des pistes

Le perçage

La découpe du contour

Souder les composants

La programmation

projets/shield_simple_pour_arduino_uno.1531556075.txt.gz · Dernière modification: 2018/07/14 10:14 par thierry_dasse