Objectifs
L’objectif de cet atelier est de gérer le cycle de vie d’un circuit imprimé concu par votre soin.
De la conception au débogage de la carte en passant par la schématique, l’attribution des empreintes et le routage, l’ensemble des étapes seront appliquées.
Le CREPP met à disposition un ensemble de bibliothèques adaptées pour l’atelier de Conception Electronique.
Ces élements sont téléchargeables dans les sections de cette page (schémas, routage, 2D…)
Le principe de l’atelier
L’atelier de Conception Electronique est pensé pour réaliser des mini-projets tout au long de l’année.
Le premier projet est commun à tout le groupe afin de montrer les différentes étapes et dérouler le processus de la conception à la vue 3D.
Une fois le tutoriel terminé, nous allons commencer le premier mini-projet. Il sera determiné avec l’ensemble du groupe. Ce pourrait être, par exemple :
- Une petite station météo : Intégration d’un capteur de température DHT11/22, un capteur de pression BME180 ou BME280, un capteur de lumière….
- Une carte d’extension pour ESP12 / Arduino afin d’intégrer des composants plus facilement.
Une fois que le mini-projet est terminé, nous pouvons enchainer un suivant.
Evidemment, ce n’est pas une course au nombre de circuit, une fois le mini-projet lancé, chaque personne est libre de faire des variantes et d’avancer à son rythme.
Enfin, chaque personne est libre d’exposer sa réalisation sur le site.
Les étapes
L’atelier commence par une introduction à Kicad. Nous apprendrons comment installer et configurer le logiciel, et nous explorerons ses principales fonctionnalités. Vous découvrirez l’interface utilisateur, les outils de conception, et comment naviguer dans les différents modules de Kicad.
La page principale de Kicad présente les différents outils. Pour cela, il faut ouvrir un projet Kicad qui se termine avec l’extension .kicad_pro
La première étape de la conception est de créer une schématique. Cette étape consiste à :
- Définir le schéma de circuit : Ajouter et connecter les composants nécessaires, tels que les résistances, condensateurs, diodes, et microcontrôleurs.
- Symboles des composants : Choisir et placer les symboles des composants sur le schéma.
- Connexion des composants : Utiliser des fils et des bus pour connecter les composants entre eux.
- Vérification de la schématique : Effectuer des vérifications pour s’assurer que toutes les connexions sont correctes et qu’il n’y a pas d’erreurs.
Lors de la saisie des références des composants sur le schéma, pensez à saisir les références disponibles dans la base de données du CREPP. Il sera possible d’exporter la liste du matériel au format .CSV et faire analyser par le site afin de déterminer les quantités disponibles.
L’éditeur de schéma permet de placer les composants afin de faire les liens électriques entre les composants.
Après avoir terminé la schématique, nous passerons à l’attribution des empreintes :
- Sélection des empreintes : Chaque composant de la schématique doit être associé à une empreinte physique sur le PCB. Nous apprendrons à choisir les bonnes empreintes pour chaque composant.
- Bibliothèques d’empreintes : Explorer les bibliothèques d’empreintes de Kicad et apprendre à créer nos propres empreintes si nécessaire.
Une fois le schéma saisi, il convient de définir l’empreinte du composant sur le circuit imprimé. C’est à dire définir quel occupation physique ce dernier occupe.
Une fois les empreintes attribuées, nous procéderons au routage du PCB :
- Placement des composants : Placer les composants sur le PCB de manière optimale.
- Traçage des pistes : Connecter les composants entre eux à l’aide de pistes de cuivre.
- Vérification des règles de conception : S’assurer que le routage respecte toutes les règles de conception et les contraintes électriques.
Il ne nous reste plus qu’à réaliser le routage des composants, c’est-à-dire faire le placement physique des composants sur notre carte et relier les composants avec des pistes.
La vue 3D permet de vérifier certaines parties critiques comme le bon placement des composants (encombrement) :
- Gestion des fichiers 3D : Trouver les fichiers 3D manquants.
- Verification optique : Visualiser le circuit en 3D.
Le CREPP fournit un supplément de composants en 3D afin de les placer sur le circuit imprimé sous Kicad.
Il ne nous reste plus qu’à réaliser le routage des composants, c’est-à-dire faire le placement physique des composants sur notre carte et relier les composants avec des pistes.
Cette étape consiste à les fichiers de fabrication pour l’usine :
- Préparation des fichiers de fabrication : Générer les fichiers Gerber nécessaires pour la fabrication du PCB.
L’étape finale consiste à souder les composants et tester la carte :
- Assemblage de la carte : Souder les composants sur le PCB.
- Débogage et tests : Vérifier le fonctionnement de la carte, identifier et corriger les éventuels problèmes.