Platine de développement DevToo L'electronique, le PCB

Mars 2020 - Février 2023

Documentation "DevToo" Description générale de la platine. Le materiel necessaire au montage. Le boitier et l'installation des éléments L'écran ILI9341 La carte SD de l'écran Le TM1638 et l'ina219 L'ESP 32 L'Oscilloscope Le générateur de fréquence L'electronique et le circuit imprimé Le code source Les plaques de composant

Les alimentations 5v et 3v3 (ainsi que les mises à niveau des signaux du générateur de fréquence et de l'entrée de l'oscillo (à venir...)) sont sur des circuits annexes.

Attention toute la platine est alimentée en 3v3 et pas en 5v.

Je pense pouvoir mettre à dispo les deux versions du PCB (normale (gravure au perclo.) et inverssée (utilisée pour une gravure sur une CNC "à l'anglaise")).

Comme c'est un circuit simple face, il y a des straps à faire sur la face de dessus.
Tous les modules sont (dans mon cas) montés sur des supports.

Perso j'ai utilisé ma CNC pour graver le PCB, il est certain qu'il serait beaucoup plus beau en le faisant faire par une boite spécialisée, en plus il serait possible de remplacer tous les straps par une deuxième face (le rêve).

Au fil du temps le rêve s'est réalisé ! Le circuit fait avec ma CNC ne me permettant pas de faire des pistes suffisamment petites pour utiliser la prise d'extension efficacement, j'ai fait réalisé par des pros un circuit avec des trous métallisés et en double face. Si vous souhaitez un tel PCB, contactez moi par mail.

Avec ce PCB des gpios de l'esp32 et l'extension du circuit I2C inutilisés sont mis à disposition sur le connecteur d'extension pour de nouveaux usages.	Un nouveau connecteur pour le bouton de reset est dispo. sur ce nouveau PCB.
Les gpios inutilisés sont maintenant disponibles.	J'ai malheureusement fait un décalage d'un trou sur le module "io I2C", il faut tordre un peu les pattes (c'est pas méchant!)
L'alimentation de DevToo se fait depuis un adaptateur secteur vers USB (type Raspberry 2 ou 3A) un interrupteur et une led viennent en complément.	Un petit schéma (même moche !) vaut mieux que des grands discours ! La prise de sortie marquée "vers DevToo" va se raccorder sur l'entrée de l'alimentation 3v3 ci-dessous.
Depuis le 5v de la prise USB le petit montage ci-dessus va créer deux alimentations de 3v3 pouvant établir des courants jusqu'à 1 ampere chacune.	Attention au brochage de l'AMS1117
Perso j'ai dans un premier temps utilisé un petit bout de plaque perforé pour réaliser le montage.	Deux connecteurs pour les sorties, l'un va donc vers le PCB principal de DevToo et l'autre va vers les connexions de la platine à l'avant et sera donc utilisé pour l'alimentation des projets en 3v3.
Un peu de colle sur le coté soudure de la plaquette pour éviter les mauvais contacts peut épargner un court-circuit.	Donc l'alim USB (5v) va vers un interrupteur (M/A) avec Led puis vers la petite platine qui va créer 2 alims de 3.3v qui vont être raccordées l'une vers la platine du circuit imprimé et l'autre vers la face avant pour les projets.
Connection des fiches bananes de l'INA219. J'ai utilisé des câbles un peu plus gros, il peut y avoir jusqu'à 3 amperes.	Coté fiches bananes sur le haut du boitier, il y a des petites bagues à visser.
Coté PCB il y a un petit bornier, j'ai prévu des petits connecteurs pour pouvoir couper la liaison sans dévisser.	Au niveau des fiches bananes, j'ai ajouté de la gaine thermoretractable pour éviter les court-circuit avec le PCB quand il sera à l'intérieur du boitier.
Pour les lignes de tension disponibles à l'avant il faut relier tous les points d'un connecteur ensemble et souder un fil de départ qui doit passer par le trou carré pour rejoindre l'arrière de la platine. Il y a donc 4 connecteurs deux de masse, un pour le 3 volt 3 et l'autre pour le 5 volts. Perso il m'a semblé logique de placer le 5 volt en haut. A noter qu'il est important de souder le fil de départ au milieu de la barrette de connexion sinon cela va créer une sur-épaisseur entre la plaque et la platine.	Sur la photo c'est donc le raccordement du 5 volts qui doit être repris avant le connecteur qui va aux alims de 3v3 et après l'interrupteur de M/A de la platine. J'ai donc dénudé un peu les fils d'alim et y ai soudé les fils du 5 volts.
Pour le 3v3 il suffit de souder un petit connecteur qui va se positionner dans la deuxième alim 3v3 que nous avons créé plus haut dans cette page.	Un petit test, vérification que l'alimentation 3v3 que nous venons de raccorder et que l'INA219 (mesure tension/courant en I2C) et l'afficheur (le TM1638) fonctionnent bien. Avec juste un petit fil on vérifie pas mal de chose !
Test du 5v disponible sur le connecteur haut. Donc pour les projets à venir nous voilà paré, du 3v3 et du 5v sont disponibles.	J'en profite pour tester la mesure d'intensité. Un petit montage avec un petit moteur, on voit toujoiurs 5v de tension et 40mA de courant. Ca marche !
Pour câbler l'entrée oscillo il suffit de raccorder le câble blindé qui vient de la BNC vers le petit bornier qui est proche de l'esp.	Dans le test suivant on va générer une fréquence de 500Hz avec le générateur pour voir le signal. Nous allons donc utiliser la sortie basse des BNC du générateur. Comme la fréquence est basse nous allons pouvoir utiliser le mini oscilloscope de la platine pour vérifier le signal généré.
Affichage du signal sinusoidale de 500Hz généré par notre générateur qui continue de sortir la fréquence même si nous utilisons une autre fonction de la platine grace au circuit spécialisé qui est indépendant du timming du processeur.	Ici sans ne rien toucher au réglage du générateur mais simplement en branchant la sonde sur la BNC haute nous avons accès au signal carré du générateur. Comme on peut le constater l'amplitude du signal carré est de 3v3 alors que le signal sinusoïdale n'était que de 1v5, il va être nécessaire d'utiliser des AOP 'amplis opérationnel' pour remédier à ces problème (coté oscillo valeurs négative et coté générateur amplitude de sortie et impédance) autant dire qu'il reste du taf sur ce projet... Petite remarque, si aucun signal carré n'est disponible, vérifier en tournant le petit potar (PWM) du générateur que le problème ne disparait pas !
Les barrettes qui vont équiper le dessus de la platine sont destinées à des entrées sorties de l'esp32. La barrette du milieu est simplement des masses. Dans un premier temps sur le PCB il n'y a que les points 1 à 3 qui sont câblés (Emission et reception série et PWM), les barrettes sont raccordées à la platine par une prise 10 points organisée en deux rangées de 5 points.	Dans mon cas j'ai soudé les barrettes avec la prise avant de les implanter dans la platine, mais il est facile de les insérer par le dessous. Pour la barrette de masse il faut retrouver le fil de masse qui sort de la prise USB d'alimentation et les souder ensemble.
Si vous utilisez le PCB derniere génération (du commerce) il faut cabler tous les 10 fils du connecteur d"extension.	Il y a des connexions encore inutilisées sur les connecteurs mais tous les fils du connecteur d'extension sont utilisés.
Test de la génération PWM de devtoo celle ci est directement générée par soft par l'esp32. La PWM est disponible sur le 2eme points barrette de gauche des cnx du dessus de la platine. Ceci sera documenté dans la carte SD de l'écran. Cette génération de PWM est différente de celle qui est fabriquée par le circuit spécialisé et qui est disponible sur les BNC situées à l'avant droite de la platine.	Ici je test un petit montage qui se contente d'afficher un menu sur oled et de faire defiler les choix (voir librairie dans programmation), à chaque changement il émet sur l'interface série le texte "ici" c'est vraiment basique mais le but est de tester l'interface série de devtoo. La vitesse de transfert à été choisie à 9600 bauds. Les deux fils de la liaison série sont disponibles sur le 1er point de chaque barrette (gauche et droiote) du dessus de devtoo.

La version sans le circuit imprimé :

Dans la précédente version j'avais soudé au fil de l'évolution du montage les fils directement sur l'Esp-32 et sur les différents composants. Finalement c'était devenu un gros bazar et certaine connexions devenaient moins fiables et me généraient des problèmes parfois difficile à détecter.
L'arrivée du nouvel écran tactile a été l'occasion de repartir sur un nouveau câblage, j'ai utilisé dans un premier temps une platine à trous mais l'idée, c'est bien de réaliser rapidement un PCB...

J'ai pris l'option d'utiliser un maximum de connecteur de façon à ce que quand je passerais à la version PCB je n'aurais pas tous les câbles extérieurs à ressouder. Il y a donc des connecteurs pour l'écran, l'encodeur rotatif, le TMI1638, les sorties série et pwm, l'alimentation, le capteur ina219 pour les mesures tension et intensité. J'ai par contre câblé en "dur" l'entrée oscillo ainsi que les deux sorties du générateur de fréquence (câbles blindés donc j'ai évité les points de coupure).

La bonne nouvelle c'est que tout rentre facilement !

Sur la façade avant j'ai donc ajouté les deux prises BNC pour le générateur de fréquence et le petit potentiomètre au milieu.
L'esthétique n'est vraiment pas terrible, je pense que si je me lance dans une deuxième version du boitier pour corriger certains défauts je prévoirais quelque chose de mieux pour cette partie avant !