BR Interface

Généralités

La carte BR interface permet d'accueillir la Raspberry Pico et éventuellement la carte BR Mini sensor dans l'assemblage BR Mini Avionic.

Elle propose différentes fonctionnalités:

• Une régulation de la tension d'alimentation à 5V à partir d'une source de tension externe comprise entre 7V et 9V
• Une détection du décollage à base d'un switch qui doit être équipé d'une masselotte
• Une indication sonore produite par un buzzer permettant de jouer des mélodies en fonction de l'état du programme
• Une série de connecteurs attachés à différents bus numériques permettant, en particulier, de connecter et d'alimenter des servomoteurs.

La carte BR interface est composée exclusivement de composants traversants faciles à souder. Vous pouvez vous procurer les composants chez la plupart des distributeurs ou bien acheter le kit complet incluant le PCB sur notre boutique en ligne.

Schématique

Le schéma de la carte BR Interface est très simple: Il repose sur le régulateur linéaire U1 qui délivre sur sa sortie 3 une tension régulée à 5V s'il est alimenté en entrée (broche 1) par un dispositif délivrant entre 7V et 9V. Il est ainsi possible d'alimenter la BR Interface par une alimentation de laboratoire pour les tests au sol, par une pile 9V standard ou une batterie LiPo délivrant une tension de 7.4V. L'interrupteur SW1 permet d'alimenter ou d'éteindre la carte.

Le buzzer BZ1 est piloté par la sortie PWM GP18 du Raspberry Pico via le transistor Q1. La diode D1 est facultative dans ce cas mais peut être utile si vous souhaitez remplacer le buzzer par un petit hautparleur (HP) pour plus de puissance sonore. Il s'agit d'une diode dite de "roue libre" de protection qui draine le courant produit par la charge inductive (le HP) lors de l'ouverture du transistor.

Fig. 2: Schéma de la carte BR Interface

Les connecteurs J2,J3 et J4 permettent d'alimenter et piloter des servomoteurs analogiques du type SG90. Le 5V d'alimentation des servos (broche 2) étant prélevé sur l'alimentation générale de la carte, il convient de vérifier que ceux-ci ne nécessitent pas un courant trop élevé pour fonctionner.

Les connecteurs P3 et P7 quant à eux permettent d'accéder aux bus I2C et UART et d'interfacer ainsi d'autres capteurs. A noter que ces broches ne sont pas utilisées pour piloter la BR Mini sensor.

Enfin l'interrupteur SW2 est utilisé comme accéléro contact pour détecter le décollage de la fusée et lancer la minuterie qui ouvrira quelque secondes plus tard la trappe libérant le parachute. Il s'agit d'un simple interrupteur fin de course sur la lame duquel il faut placer une masselotte. Dans le kit BR Interface, une cosse est livrée pour faciliter la mise en place de cette masselotte car il est assez difficile de souder un élément directement sur la lame souple de l'interrupteur sans l'endommager. Le dimensionnement de la masselotte est présenté au paragraphe suivant. L'utilisation de cet interrupteur n'est pas obligatoire si vous décidez de détecter le décollage de votre fusée à l'aide des capteurs de la carte BR Mini sensor mais c'est un dispositif simple et fiable que nous recommandons d'exploiter à minima en secours.

Le tableau ci-dessous regroupe l'ensemble des composants nécessaires pour réaliser la carte BR Interface ainsi que quelques liens vers des distributeurs possibles. Si vous avez choisi d'acheter le Kit sur notre boutique en ligne n'hésitez pas à bien vérifier avant assemblage que chaque composant est présent dans le sachet avec la bonne référence et la bonne valeur!

	Item	Référence	Distributeurs (exemples)	Remarques
	B1	Batterie LiPo 7.2V 600mAh avec JST
	U1	LM340AT-5.0	AliExpressRadiospares	Ces composants sont disponibles chez les distributeurs indiqués mais souvent en quantité, avec des minimum de commande et/ou des frais de livraison dissuasifs. Nous vous recommandons pour cela d'acheter le kit BR Interface qui comprend l'ensemble de ces composants ci-contre sur notre boutique en ligne. Cette démarche contribuera à ne pas acheter des composants qui ne vous servirons pas et à soutenir le développement d'autres produits au sein de l'association Berry Factory!
	D1	Diode 1N4148	AliExpress
	Q1	Transistor PN2222A	AliExpressRadiospares
	C1,C2	Condensateurs céramique 100nF	AliExpressRadiospares
	R1	Résistance 180 Ohms, 1/4 W	AliExpressRadiospares
	R2	Résistance 10k, 1/4W	AliExpressRadiospares
	BZ1	Buzzer	AliExpress
	J1	Ensemble de 2 connecteurs femelle au pas de 2.54mm, 20 broches ref: 61302011821 (par exemple)	AliExpress
	J2,J3,J4	Barette sécable ou header mâle 3 broches au pas de 2.54mm ref: 61300311121	AliExpress
	J5	Connecteur JST-XH ref: S3B-XH-A(LF)(SN)	AliExpress
	J6,J7	Barette sécable ou header mâle 4 broches au pas de 2.54mm ref: 61300411121	AliExpress
	SW1	Interrupteur 2 positions coudé ref: SS12D10	AliExpress
	SW2	Interrupteur fin de course ref: D2F-01L-A1	AliExpress
	PCB	Circuit imprimé BR Interface	Berry Factory Shop

Notice de montage

La présente notice décrit le montage des composants contenus dans le kit de la carte BR Interface que vous pouvez vous procurer sur notre site. Vous pouvez également acheter les composants chez vos distributeurs habituels. Dans ce cas, il vous faudra router un circuit avec un outil de CAO électronique et réaliser le PCB (Print Circuit Board ou Circuit Imprimé) à partir du schéma précédent.

Lorsque que l'on soude des composants sur une platine, il est d'usage de commencer par les éléments les moins hauts. Il ne faut pas hésiter à bien maintenir les composants avec du ruban adhésif lors du soudage. Il est également recommandé de dégraisser le PCB avec de l'alcool ou de l'acétone afin de faciliter la soudure des composants. Le bon fonctionnement de votre carte dépend du soin apporté à la réalisation des soudures. Si vous n'êtes pas habitué à réaliser des soudures, n'hésitez pas à vous entrainer sur une platine à pastilles au préalable. Le choix du fer à souder (qualité et largeur de la panne) est aussi essentiel pour obtenir de bons résultats. De nombreux tutos existent comme celui de Framboise 314.  

Montage des résistances et de la diode

Les premiers composants à souder sont les résistances R1 et R2 ainsi que la diode D1 sur la face ou ils sont identifiés. Il faut au préalable plier leurs pattes à 90° avec une pince plate en veillant à respecter l'écart de 9mm correspondant à la distance entre les pastilles (Fig. 1). Soudez R1 et R2 en veillant à bien respecter leur valeurs (Fig. 2 & 4). R1 qui à une valeur de 180 Ω comprend 4 bagues de couleurs brun, gris, brun et or. R2, quant à elle, vaut 10kΩ soit un marquage marron, noir, rouge et or. Placez ensuite la diode D1 en respectant son sens de montage, sa cathode étant repérée par un anneau noir (Fig. 5). Après avoir soudé ces trois composants, coupez leurs pattes avec une pince coupante (Fig. 3).

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  Fig. 1: Pliage des pattes des composants

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  Fig. 2: Soudure des résistances

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  Fig. 3: Découpe des pattes

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  Fig. 4: R1 et R2 sont en place

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  Fig. 5: Sens d'implantation de D1

Montage du régulateur de tension et des condensateurs

Le régulateur de tension U1 doit être placé sur la partie étamée du PCB dans l'axe du trou (Fig. 6). Dans la plupart des cas ce composant est livré avec des pattes droites qu'il faut courber à 90° pour que celles-ci s'insèrent dans les pastilles du circuit. Pour plier ces pattes il est conseillé de marquer au feutre un repère sur les pattes à gauche de l'axe des pastilles (Fig. 6) puis de les tordre en s'aidant d'un tournevis (Fig.7). Après insertion du composant, le maintenir avec une vis et un écrou M3 avant de souder ses 3 pattes (Fig.8 & 9). Les condensateurs C1 et C2 peuvent alors être soudés sur la même face que le régulateur.

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  Fig. 6: Alignement du régulateur sur le PCB et marquage de l'axe des pastilles

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  Fig. 7: Pliage des pattes à l'aide d'un tournevis

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  Fig. 8: Mise en place de la vis de maintien M3

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  Fig. 9: Serrage de l'écrou M3 sur la face opposée

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  Fig. 10: Montage des condensateurs

Montage du connecteur d'alimentation et des interrupteurs

Le connecteur d'alimentation J5 permet d'alimenter le circuit à partir d'une batterie de 7.2V munie d'un connecteur JST-XH. Comme ce connecteur est sollicité à chaque montage / démontage, il est conseillé avant soudure de le fixer au PCB à l'aide d'une goutte de colle cyanoacrylate (super glue) ou bien de la colle époxy bi composante (Araldite) (Fig. 11). Pour l'interrupteur d'alimentation SW1 et l'accéléro-contact SW2 (optionnel) ce collage n'est pas nécessaire car les pastilles et les pattes de ces composants sont moins sollicités.

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  Fig. 11: Dépose d'une goutte de colle pour fixer le connecteur d'alimentation à la carte

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  Fig. 12: Mise en place du connecteur d'alimentation

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  Fig. 13: Mise en place de l'accéléro-contact (optionnel)

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  Fig.14: Soudure de l'accéléro-contact (optionnel)

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  Fig. 15: Mise en place et soudure de l'interrupteur d'alimentation

Montage du circuit de pilotage du buzzer

Le pilotage du buzzer BZ1 est assuré par le transistor Q1. Ces deux composants sont polarisés et il convient de bien vérifier leur sens de montage avant soudure. Un marquage + est visible sur le capot du buzzer (Fig. 18) et le transistor possède une partie plate qui permet de l'orienter comme il se doit (Fig. 16). Les pattes de ce derniers doivent être écartées à l'aide d'une pince plate afin d'être compatible de l'empreinte du PCB (Fig. 16 & 17).

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  Fig. 16: Ajustement de l'écartement entre les pattes du transistor Q1

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  Fig. 17: Montage du transistor Q1

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  Fig. 18: Polarité du buzzer BZ1

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  Fig. 19: Montage du buzzer

Montage des connecteurs d'interface

La référence J1 est constituée de 2 connecteurs 20 broches au pas de 2.54 permettant de connecter à la carte d'interface un Raspberry Pico ou bien une carte BR Mini Sensor. Pour faciliter leur mise en place, il est conseillé de les enficher avant soudure sur un de ces modules (Fig. 20). Ainsi, les 2 connecteurs seront présentés au PCB avec le bon écartement et le bon angle. Cette méthode facilite la soudure de ces composants (Fig.21) en les maintenant en position. Pour finir, vous pouvez souder les barrettes J2,J3,J4,J6 et J7 selon vos besoins (Fig. 22).

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  Fig. 20: Utilisation d'une carte pour guider le montage des connecteurs J1

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  Fig. 21: Soudure des connecteurs J1. Il est recommandé de souder les 4 broches opposées et de vérifier l'alignement des connecteurs avant de poursuivre.

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  Fig. 22: Finalisation de la carte avec les connecteurs d'interface servos, I2C et UART en fonction du besoin

Nettoyage de la carte

Pour un rendu impeccable, il est recommandé de nettoyer le circuit avec du nettoyant pour flux de soudure ou de l'acétone. Ce produit, disponible généralement en bombe et muni d'une brosse (Fig. 23), permet d'enlever toutes les particules de flux et laisser des soudures bien brillantes. Une fois nettoyé, le circuit doit faire l'objet d'un contrôle visuel minutieux à la loupe pour déceler toute soudure défectueuse avant la mise sous tension .

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  Fig. 23: Nettoyage du flux de soudure

Auteurs: Nicolas VERDIER, Paul MIAILHE et Louis BARBIER pour BerryRocket.com

Licence: CC-BY-NC 4.0