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Comment créer vos propres circuits électroniques (Partie 1 )

Qu’est ce qu’ un circuit électronique ?

Un circuit électronique ou PCB ( Printed Circuit Board )est un câblage de composants électronique , il peut être fait a l’intérieur d’un composant , c’est ce que l’on appelle un circuit intégré ou sur une plaque isolante plaquée d’une feuille de métal ( généralement du cuivre ) .C’est justement cette dernière qui nous intéresse ( étant donné qu’il nous sera compliqué de fabriquer l’autre 🙂 ) . L’idée générale est d’avoir une plaque isolante et des liaisons électriques conductrice entre les composants comme ci dessous :

 

Comment créer une carte électronique ?

Il y a en réalité plusieurs façon de faire plus ou moins empirique , mais je vais vous en expliquer une simple et efficace !

Il vous faudra tout d’abord un logiciel , nous allons utiliser ici TCI . Il est simple d’utilisation et efficace . Il permet même créer les fichiers GERBER qui vous permettrons de faire fabriquer vos cartes électroniques chez un fournisseur .

Vous allez devoir télécharger TCI ici  et l’installer .Ensuite faite tout simplement fichier -> nouveau comme ci dessous :

 

Vous obtenez un fond noir c’est a vous de jouer ! 🙂 ( non je n’ai pas encore fini  !!  )

Maintenant que vous avez votre logiciel , vous allez devoir commencer a tracer des choses . La première des choses qu’il vous faut tracer est le contour de votre carte électronique . Pour le faire je prends généralement la couche de sérigraphie ( en jaune ) , puis dessinez le tour au dimensions de votre carte électronique comme ci – dessous :

Cette opération vous permettra de ne pas dépasser les bords de votre PCB si vous avez un encombrement a respecter . Veuillez noter que vous auriez pu le tracer avec l’une des couches conductrices mais si vous l’imprimez vous même cela peut vous causer des conductions non prévu au départ , avec la couche de sérigraphie pas de soucis . Je n’en ai pas parlé mais la couche de sérigraphie ,c’est une couche qui sert a placer les marquages sur le PCB comme le numéro des composants , l’emplacement des alimentations ou encore votre nom car vous serez fier de votre création !

L’étape suivante consiste a mettre les fixations , car leurs tailles leurs emplacements sont généralement connues et souvent on misère a les positionner a la fin si le câblage est un peu dense .

il faut donc sélectionner une des tailles de trous prédéfinie proche mais supérieure a notre taille de fixation ( l’histoire que nos vis de fixation ne nécessite pas un marteau pour la mise en place ) et utiliser l’avant dernière option sur la gauche qui a justement la forme d’un trou ! Veuillez également noter que vous ne pourrez faire ces fameux trous de fixation que sur une couche de cuivre ( verte ou rouge ) , mais pas sur la couche de sérigraphie !

vous obtenez quelque chose comme ça normalement ( suivant ce que vous aviez prévu de faire ) :

 

 

Comme vous pouvez le voir sur l’une des impression d’écran ci-dessus , il y a en bas de la fenêtre un système de coordonnée qui vous permettra d’ajuster la taille de vos circuits et de vos composants . Il y a également une grille qui est au pas de 1.27 par défaut vous pouvez la modifier si l’un de vos composants nécessite un pas inférieur dans la limite de 0.2 mm. Si vous avez a modifier la grille faites le dès le départ ! Parce que ce petit logiciel a des difficultés a se repositionner sur les pistes existantes si vous faites des changements multiples . Il faut donc sélectionner le pas de la grille une fois pour toute et ne plus y toucher .

L’opération suivante consiste a positionner vos plus gros composants ( connecteurs ou autres circuits de grande taille ) . Les connecteurs sont particulièrement critiques car ils sont souvent en bord de carte et doivent être accessibles .

 

Ci-dessus j’ai positionné deux connecteurs que créés auparavant a l’extérieur de la carte . C’est très pratique de procéder comme ça, car une fois le connecteur dessiné vous n’avez plus qu’a le sélectionner et faire un simple copier/coller ( Ctrl+C / Ctrl+V ) . TCi vous recréera le motif et vous n’avez plus qu’a le positionner sur votre carte électronique . Heureusement TCI contient déjà plusieurs empreintes intégrées mais il ne tient qu’a vous d’en créer d’autres . Il vous faut pour cela seulement dessiner le composant sur une feuille vierge et l’enregistrer au format “.EMP” .Il faudra ensuite le placer dans le répertoire “empreinte ” du logiciel pour qu’il le charge au redémarrage .

Installons nos composants

Vous devez en principe savoir au moins grossièrement ce que vous voulez installer sur votre carte électronique , il est donc temps maintenant de positionner nos composants comme ci-dessous :

j’ai utilisé quelques empreintes intégrées au logiciel , mais le plus souvent elles ne me plaisent pas trop donc je les créées moi même . Ici pour nous servir d’exemple les empreintes intégrées nous suffisent 🙂

Il y a quelques règles que je me fixe sur le positionnent des composants , comme vous pouvez le voir il y a un “TO220” sur ma carte électronique , c’est un boitier qui contient une fixation au cas ou l’on ai besoin de lui mettre un dissipateur . Il faut comprendre qu’il peut chauffer un peu ( ou beaucoup ) et qu’il est judicieux de le placer a l’extérieur de la carte électronique ne serait ce que pour avoir la place de lui mettre un dissipateur si besoin . Il faut aussi savoir que la chaleur qu’il produit peut également endommager les composants prés de lui surtout les condensateurs qui ont eux une durée de vie qui diminue si la température de fonctionnent augmente .

Il y a quand même des condensateurs a proximité car ceux-ci sont des filtres et doivent être placé au plus près des composant qu’ils ont besoin de filtrer . Cette deuxième règle est contradictoire avec la première il vous faut donc ménager la chèvre et le choux rester raisonnablement prés du composant a filtrer .

Les pistes

Voici venu le moment de placer nos pistes ! il y a la aussi quelques règles que j’applique . Pensez d’abord que les alimentions sont des pistes dans laquelle du courant doit circuler et que plus une piste est fine et plus elle est résistive . Ce qui va se produire si vous passez une piste trop fine pour une alimentation c’est qu’elle va se mettre a chauffer et finira même par se couper , voir bruler !!

Quoi qu’il arrive il faut toujours tacher de passer les pistes les plus grosses possible , d’abord parce qu’elle conduiront mieux les informations ou les alimentations que vous voulez qu’elles conduisent et ensuite si vous avez a les graver vous même , vous aurez moins de produits chimiques a utiliser pour les graver .

Une dernière règle , il faut éviter les angles saillants sur les pistes , ce n’est pas esthétique et ça gêne le passage du courant un peu comme pour l’eau si vous faites un coude à 90 ° avec un tube .

Tenez compte de votre carte finale

Vous aurez , quelque soit votre produit fini , une idée de ce que vous allez devoir utiliser pour graver vos pistes . Il existe plusieurs type de carte électronique , simple face , double face , 4 couches , … et plus encore . Et bien vous devez en tenir compte lorsque vous routez votre carte électronique évidement le plus souvent vous utiliserez ce que vous avez de disponible si vous êtes un amateur , mais  il faut savoir qu’en cas de mise en fabrication moins il y a de couche moins c’est chère  !

Si vous avez une carte simple face , vous devrez commencer par tracer vos alimentations . Comme ces piste sont plus grosses elle seront plus difficiles a placer après .

Si vous avez une carte double face vous pourrez conserver une face pour les alimentations et l’autre pour les liaisons générales .

Si vous avez une 4 couches , deux pour le câblage , une pour les alimentation positives et une pour le GND .

Les règles ci dessus ne sont pas a prendre a la lettre il faut essayer dans la mesure du possible de les suivre mais la encore parfois vous ferez ce que vous pourrez .

Sur une carte électronique double face ça devrait ressembler un peu a ça :

Voila pour cette petite explication sur le routage manuel j’espère qu’elle vous servira un peu mais de toute façon seule la manière de progresser est de pratiquer , a force d’en faire vos cartes électroniques seront de plus en plus jolies et compactes .

Sylvain

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