Binome2021-6
Sommaire
Introduction
L'objectif de ce bureau d'étude est de concevoir entièrement une clé USB personnalisée.
Pour personnaliser notre clé USB, nous allons intégrer une lampe actionnable indépendemment de la clé USB (activable par un bouton). La clé devra donc comporter une batterie rechargeable lorsqu'elle est branchée sur un ordinateur (ou des piles si c'est trop dur).
I/ Conception d'une première carte avec notre fonctionnalité spéciale
1ère séance (17 janvier)
Lors de cette première séance, nous avons reçu les consignes attendu pour la réalisation de notre clé USB. Nous avons également formé notre binôme et avons réfléchi à la fonction supplémentaire que nous voudrions rajouter pour personnaliser notre clé. Nous avons opté pour une lampe torche activable lorsque la clé USB est débranché à l'aide d'une batterie ou de piles.
2ème séance (20 janvier)
Pendant cette deuxième séance, nous nous sommes d'abord renseignés sur les composants nécessaire à la réalisation de notre lampe torche rechargeable.
Au début, nous avons essayé de recréer un système permettant à notre batterie de se recharger. (voir photo ci dessous)
Cependant après avoir échangé avec Mr.Boé, nous avons convenu qu'il était préférable d'utiliser un chargeur de batterie du commerce que l'on soudera sur notre clé USB.
Enfin, nous avons choisi les composants que nous utiliseront:
une LED blanche, 2.7V : https://fr.farnell.com/osram-opto-semiconductors/kw-dclms2-ec-cxcz-4a7d-1-20/led-4-5cd-white-8000k-smd/dp/3625387
une batterie rechargeable NIMH, 3.6V composée de 3 piles en série : https://fr.rs-online.com/web/p/piles-bouton-rechargeables/0525843
un chargeur NIMH adapté à la batterie choisie: https://fr.farnell.com/maxim-integrated-products/ds2715bz/chargeur-de-batterie-nimh-nsoic/dp/2798757?st=nimh
site circuit1 : https://electro-niques.blogspot.com/2013/04/chargeur-de-batterie-automatique.html
site chargeur : https://www.maximintegrated.com/en/products/power/battery-management/DS2715.html?intcid=para
Fichier:Tanguy louis fritzingz.zip
3ème séance (31 janvier)
Lors de cette 3ème séance, nous avons reproduit le schéma électronique nécessaire au branchement du chargeur de batterie à l'aide de son DataSheet.
Nous avons également fait des recherches concernant les branchements à effectuer pour mettre en relation la partie batterie-chargeur et la partie microcontroleur-led.
4ème séance (7 février)
Après discussion avec M Boé, nous avons continué d'améliorer le schematic de notre circuit:
-Rename des pins de notre microcontrôleur
-Liaisons entre les différents points non liés à l'aide de Net Label
-Ajout d'un circuit en série à droite de la batterie intégrant notre lampe (interrupteur, résistance, led)
Nous avons également commencé le routing de notre circuit.
5ème séance (21 février)
Fichier:Tanguylouis bisAlex.zip
Deuxième essai pour le routage de notre circuit.
- routing beaucoup plus compact
- nous avons tenté de minimiser le nombre de via (passage par le dessous de la carte), mais nous avons tout de même dû en inclure 4, principalement pour relier deux ports éloignés du microprocesseur.
6ème séance (24 février)
Amélioration et finalisation du routing (optimisation de la place et de la position des composants) + validation par les professeurs et envoi de la carte à l'impression. Nous avons rajouté un connecteur (J2) afin de délivrer les 5V nécessaires au circuit.
Voici le fichier Fritzing final:
Fichier:Tanguylouis bisAlex.zip
En attendant le tirage de la carte, nous nous sommes renseigné sur la création de la clé USB en elle même.
Idée de design de boitier : en plastique transparente (en utilisant du PC/PMMA ou tout autre matériau similaire).
7ème séance (28 février)
Nous avons reçu notre carte imprimée ainsi que les premiers composants.
Nous avons également commander les éléments manquants (résistance 0.25 ohm, 86K Ohm, thermistor, led, etc...) et débuter le soudage des premiers éléments.
8ème séance (03 mars)
Aujourd hui, on continue la soudure de nos composants.
Nous avons utilisé une nouvelle technique de soudure, la pâte à braiser.
Notre soudure est quasiment finie, il ne nous reste que quelques leds à souder, puis à attendre l'arrivée de notre commande de composants.
En fin de séance, nous avons décidé de tester si nos composants fonctionnaient en utilisant un multimètre. Nous avons bien fait car une résistance était cassée (probablement pendant notre soudage).
Nous avons donc retiré cette résistance, ce qui à également arraché une partie de la piste de cuivre. Avec à l'aide de M.Redon nous avons rajouté du cuivre et pu resouder notre résidence.
II/ Conception de la clé USB (Partie 1)
Nous avons fini la première partie de la soudure.
En attendant de recevoir la totalité des composants commandés, nous avons entamé nos recherches pour connecter et incorporer notre fonction particulière à la clé USB.
9ème séance (07 mars)
Nous avons pensé à simplement ajouter des pins header entre notre carte contenant notre lampe, et celle contenant la partie USB.
En effet, en travaillant sur notre premier projet, nous avions prévu un pin header femelle, relié à une tension et à une masse.
Nous allons donc ajouter un pin header male sur la partie USB afin de relier les deux parties entre elles.
10ème séance (10 mars)
Nous sommes toujours en attente de nos composants en commande...
Donc aujourd'hui, on continue de travailler sur la partie USB:
- ajout des éléments manquants pour la réalisation de notre PCB (pin header femelle)
- création sur inkscape d'une forme particulière de PCB permettant de répondre à nos besoins (légère augmentation de la taille + port USb décalé afin de faire correspondre le mieux possible les deux pins header (pour donner un rendu final centré)
- finalisation du routing
III/ Conception d'un plan B...
Après 3 semaines d'attente, nous n'avons toujours pas reçu nos composants commandés. C'est très gênant pour notre projet car nous ne pouvons pas savoir si notre première carte est fonctionnelle ou non. Et donc impossible d'aller plus loin dans la conception de notre clé USB (car schematic et routing fini).
Après discussions avec M Redon, nous avons donc décidé de travailler sur un plan B.
11ème séance (14 mars)
Nous reprenons donc le même principe, mais nous remplaçons notre chargeur de batterie NIMH par un chargeur de batterie Li-On (déjà en stock) qui chargera donc une batterie au lithium.
Ce n'est évidement pas optimal pour une clé USB puisque les batteries lithium sont beaucoup plus grosses qu'une simple clé USB mais nous n'avons pas le choix...
Référence de la batterie: MCP73831/2 (marque: Microship)
DataSheet du chargeur qui sera utilisé: https://www.gotronic.fr/pj-1100.
On a donc (re)commencé la partie schematic + routing sur Fritzing.
12ème séance partie 1 (17 mars)
Au tout début de la séance, nous avons modifié la seconde version de notre carte pour qu'elle corresponde à ce que l'on avait prévu pour la clé USB. Pour ce faire, on a déplacé notre broche J3 en bas à gauche pour qu'elle corresponde au connecteur en bas à gacueh de la clé USB.
Fichier:Chargeurnum2tlseance12.zip
IV/ Comme au bon vieux temps !
Nous avons finalement reçu notre commande passée le 28 février avec les composants manquants pour la première carte !!!
12ème séance partie 2 (17 mars)
Après avoir récupéré les composants manquants (LED, résistances particulières, transistor, thermistor, diodes et surtout le chargeur de batterie), on a pu continuer le soudage de ces derniers.
Nous avons pu installer le chargeur de batterie (pièce centrale), les deux diodes, et quelques résistances.
Voici une photo de notre avancée:
13ème séance (21 mars)
On continue la soudure de tous nos composants (leds, résistances restantes, bouton en suspension, transistors...)
Pour la prochaine séance, il nous restera à connecter les via et le thermistor.
Nous nous sommes aperçu en testant notre bouton qu'il était inversé. En effet, la led est allumée "par défaut" et s'éteint lorsque l'on appuie sur le bouton. Elle se rallume lorsque l'on enlève la pression du bouton.
Nous avons donc réfléchi à une possibilité de résoudre ce problème:
- se renseigner sur la possibilité que le bouton reste activé meme après avoir enlevé la pression, et ne se désactive qu'après une deuxième pression
- en dernier recours, remplacer le bouton par un interrupteur.
14ème séance (24 mars)
Nous avons finalement terminé la soudure des derniers composants et des 4 vias !
Cependant, nous avions choisi les mauvaises pattes sur Fritzing pour le bouton S1 et le transistor Q1, qui était un transistor spécial fourni par le constructeur du chargeur de batterie.
La prochaine étape consistera à brancher les batteries et à voir si elle se rechargent et si la LED blanche s'allume lorsque ces dernières sont chargées (ce que nous feront à la prochaine séance) !
Voici les photos de notre soudure finie !
On peut nottament voir sur cette photo la technique utilisé pour connecter les composants à leur pattes même si ces dernières ne sont pas conformes. Nous avons donc, avec l'aide de Mr BOE, de relier les composer et la piste par l'intermédiaire d'un fil. Ce fut le cas pour le transistor Q1 et le bouton S1. cette technique a également été utilisé pour le thermistor R11 car ce dernier doit être collé à la batterie pour capter sa température.
Ici, nous pouvons voir notre PCB vu du dessous. Plus précisément, on voit les via que nous avons installé pour éviter de potentiels courts circuits si deux pistes différentes se croisent sur le dessus du PCB.
15ème séance (28 mars)
Aujourd'hui, nous espérons enfin pouvoir tester notre carte.
Il nous reste à ajouter les deux connecteurs et la batterie, ce que nous avons fait. On a connecté un support pour trois piles NIMH et nous avons appuyé sur le bouton et... ça a marché ! Notre LED s'allume bien avec des piles chargées. La deuxième partie à vérifier est la charge des batteries (plus complexe...). Pour ce faire, nous avons comparé la documentation du constructeur de batterie (https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS2715.pdf) en deux points :
- Premièrement, nous allons vérifier la tension au bornes de R9, qui correspond à la tension Vsns sur la doc.
- Deuxièmement, on vérifie la tension aux bornes de C1, qui correspond à la tension Vch
En théorie, ses tensions sont censés être respectivement triangulaire et rectangulaire. C'est ce que nous allons vérifier avec un oscilloscope à la prochaine séance. Nous avons également vérifié la tension aux bornes de la batterie, de la même manière.
On valide également avec les professeurs le routage de notre clé USB afin de pouvoir commencer à la souder à la prochaine séance.
