Minuterie pour Insoleuse de PCB

Minuterie pour Insoleuse de PCB

Dans cet article je vais vous décrire une petite réalisation utile à tous ceux qui désirent fabriquer eux-mêmes leurs circuits imprimés : une minuterie pour insoleuse.
Cet article fait suite à celui traitent de la conception d'un PCB :
https://riton-duino.blogspot.com/2018/11/concevoir-un-pcb.html

A partir du moment où le typon est imprimé sur film transparent à partir du résultat du routage, l'étape suivante de la fabrication du PCB est l'insolation de la plaque pré-sensibilisée, dans une insoleuse.
Une insoleuse peut être élaborée facilement à partir de tubes fluorescents actiniques. Les plus courants ont une longueur de 43cm et ont une puissance de 8W ou 13W.

Tout d'abord une recommandation :
Une insoleuse produit des rayons dans le spectre ultra-violet. L'utilisation de tube fluorescents de ce type n'est pas sans danger pour les yeux. Si vous essayez ce montage, pendant les essais, utilisez plutôt une lampe d'éclairage classique.

La minuterie a les fonctionnalités suivantes :

• saisie de la configuration
• saisie au clavier du temps à décompter
• démarrage du timer (touche #)
• affichage du temps restant
• signalisation sonore par buzzer
• sauvegarde des paramètres dans l'EEPROM de l'ARDUINO

Ce projet est également un bon exercice pour les débutants qui pourront apprendre à utiliser divers composants et librairies :

• afficher sur un LCD
• saisir un nombre ou une réponse sur un clavier matriciel
• écrire et lire dans l'EEPROM avec un CRC16
• générer un son sur un buzzer
• utiliser un timer sous interruption

1. Description

L'insoleuse, fabriquée dans les années 1980 était dépourvue de minuterie. En la ressortant il y a quelques années pour mes expérimentation autour d'ARDUINO, j'ai voulu l'équiper de cet accessoire indispensable.

Elle est bâtie autour d'un ARDUINO NANO, un écran LCD 2x16 caractères, un clavier matriciel et un buzzer.

2. Le matériel

Pour réaliser ce montage il vous faudra quelques composants choisis parmi ce que l'on peut trouver de plus courant, y compris sur Amazon ou AliExpress :

• 1 ARDUINO NANO
• 1 afficheur LCD 16x2 caractères
• 1 clavier à membrane 12 touches
• 1 buzzer 5V 
• 1 potentiomètre pour PCB de 10KΩ
• 1 résistance de 2KΩ
• 1 résistance de 1KΩ
• 1 transistor 2N2222
• 1 diode 1N4148
• 1 relais 5V du genre JQC-3F ou SRD05VDC-SL-C
• 1 condensateur électrolytique de 47µF à 220µF 10V
• 1 condensateur polyester de 100nF
• 2 barrettes femelles de 15 points au pas de 2.54 (pour l'ARDUINO)
• pour le clavier il faut rallonger la nappe :
• 1 barrettes mâle de 7 points au pas de 2.54
• 1 rallonge 7 fils DUPONT mâle / femelle 10cm
• pour l'afficheur :
• 1 barrette femelle de 16 points au pas de 2.54 (pour l'afficheur)
• 1 connecteur mâle sandwich 18mm de 16 points au pas de 2.54
• ou :
• 2 barrettes mâle de 16 points au pas de 2.54
• une rallonge 16 fils DUPONT femelle / femelle 5cm
• 2 borniers à vis 2 points au pas de 5.08mm
• 4 colonnettes de 26mm
• 4 colonnettes de 4mm

L'alimentation peut être composée de :

• un transformateur 7.5V 5VA
• un pont de diodes du genre BY164 ou KBP206 (ou autre)
• un condensateur électrolytique de 470µF ou 1000µF 16V ou 25V
• un module LM2596

ou :

• un module HiLink Hlk-pm015V ou MeanWell IRM-03 ou IRM-05 5V

L'afficheur 2 lignes de 16 caractères

Le connecteur sandwich 18mm (optionnel)

Ce connecteur permet d'empiler l'afficheur sur la carte.
Il peut être remplacé par une barrette mâle 16 points et une rallonge de fils DUPONT équipée de connecteurs femelle et mâle.

Le clavier 12  touches

Sa petite rallonge

Le LM2596 est un module abaisseur de tension à découpage

Si vous avez choisi l'option alimentation à transformateur, ce régulateur doit être réglé sur 5V en sortie (voir plus loin :  4. Réalisation)

Le petit buzzer 5V (7.62mm entre broches)

Le relais

Le BY164 ou KBP206 (ou n'importe quel pont de diodes avec 5.08mm entre broches)

La solution à transformateur est intéressante si vous la préférez ou si disposez des composants dans vos tiroirs (surtout le transformateur) :

• un transformateur 7.5V 3VA ou 5VA
• un pont de diodes du genre BY164 ou KBP206 (ou autre)
• un condensateur électrolytique de 470µF ou 1000µF
• un module LM2596 ou même un LM7805

Pour ceux qui préfèrent un module à découpage HiLink Hlk-pm01 5V ou MeanWell IRM-03 ou IRM-05 5V vous pouvez facilement l'utiliser :

Il vous suffira de brancher sa sortie sur celle prévue pour le régulateur LM2596 ou les pastilles du condensateur de 1000µF. Vous éviterez ainsi l'achat du transformateur, du pont de diodes, du condensateur de 1000µF et du LM2596. Cette solution est plus économique.

3. Le schéma

Le schéma est réalisé à l'aide de KICAD.

Pour récupérer le projet voir plus bas :  9. Téléchargements.

Il comporte les deux options :

• alimentation à transformateur
• alimentation à découpage

Le choix des condensateurs de C3 (1000µF)  et C2 (220µF) a été dicté par la disponibilité de composants de récupération. On peut sans problème utiliser des condensateurs de 470µF pour C3 et 47µF (ou moins) pour C2.

Le connecteur P1 est l'entrée 7.5V alternatifs du montage.
Le connecteur P2 permet de connecter le clavier.
Le connecteur P3 permet de mettre sous tension les tubes ultra-violet de l'insoleuse.

Vous pouvez aisément essayer ce montage sur une breadboard, avec un ARDUINO NANO, MINI ou UNO.

4. Réalisation

J'ai préféré réaliser un PCB, mais le câblage peut éventuellement se faire sur une plaquette pastillée, avec du fil de petite section.

La carte

RAPPEL : le LM2596, si vous avez choisi l'option alimentation à transformateur, doit être réglé sur 5V.
Vous pouvez souder sur la carte le connecteur P1, le pont de diodes, le condensateur C3, le LM2596, brancher le transformateur sur le connecteur C3 , et régler le potentiomètre du LM2596 jusqu'à obtenir 5V sur sa sortie.

Le connecteur sandwich de 18mm est soudé sur l'afficheur et vient s'enficher sur la barrette femelle 16 points de la carte. 4 colonnettes de 26mm permettent de le surélever :

La carte (connecteur sandwich)

Bien entendu, l'afficheur peut très bien être relié à la carte par une rallonge 16 points femelle / femelle élaborée à partir de connecteurs DUPONT.
Dans ce cas, souder une barrette mâle 16 points classique sur l'afficheur et une autre sur la carte.
Un connecteur 16 points peut être remplacé par deux connecteurs 8 points.

L'afficheur peut être également déporté si besoin, à distance de la carte. Tout dépend de la configuration mécanique envisagée. Dans ce cas les colonnettes de 26mm sont inutiles.

5. L'IDE ARDUINO

Il vous faudra installer les bibliothèques ARDUINO suivantes :

https://github.com/arduino-libraries/LiquidCrystal.git
https://github.com/Chris--A/Keypad.git
https://github.com/PaulStoffregen/MsTimer2

Pour récupérer le projet voir plus bas :  9. Téléchargements.

6. Utilisation

La minuterie s'utilise de la manière suivante :

Lors de la première mise en service, les paramètres sont les suivants :

• minuterie : 10s
• méthode de saisie : secondes
• buzzer : ON

La minuterie va vous poser deux questions :

• voulez-vous activer le buzzer :

BUZZER

1=ON 0=0FF

choisissez 1 (buzzer actif) ou 0 (buzzer inactif)

• comment voulez-vous saisir le temps à décompter ?

METHOD

1=SEC 2=HMS

Choisissez 1 (Secondes) ou 2 (Heures Minutes Secondes)

Il n'y aura pas de possibilité de modifier cette configuration par la suite. Personnellement je préfère la saisie en secondes.

La minuterie est ensuite opérationnelle. Il vous suffit de modifier le temps à décompter.

Elle affiche (selon la méthode de saisie choisie) :

SECONDS: 10

ou :

SECONDS: 00:00:10

Vous pouvez entrer le temps voulu directement :

• 0-9 : ajout d'un chiffre
• * : correction

Pendant la saisie, l'appui sur une touche génère un son court.

Le démarrage de l'insolation se fait par la touche '#", l'arrêt aussi.

Ensuite elle affiche (selon la méthode de saisie choisie) :

SECONDS: 300

00:04:58

ou :

SECONDS: 00:05:00

00:04:58

Quand le temps est écoulé le relais éteint les tubes fluorescents.
On peut aussi les éteindre manuellement en appuyant sur '#'.

7. Photos

Ci-dessous deux photos du montage réalisé :

La carte vue de côté

Face avant: l'afficheur et le clavier matriciel.

Vue de dessous.

Vue de côté

8. PCB, révélateur et gravure

Personnellement j'utilise le matériel suivant :

Plaques pré-sensibilisées CIF

Courant 2019 j'ai été assez déçu par la qualité déplorable de ces plaques CIF, j'ai donc adopté les modèles de chez BUNGARD, qui donnent de bien meilleurs résultats.

Révélateur CIF

Perchlorure de fer

Le plus important : faire des essais avec des petits morceaux de PCB afin de déterminer le bon temps d'exposition en fonction de la puissance des tubes, de la distance par rapport à la vitre sur laquelle est posé le PCB, etc.
Ne pas chercher à concentrer ou diluer le révélateur.

9. Téléchargements

Pour télécharger le projet : https://bitbucket.org/henri_bachetti/pcb-exposure-timer
 
Cette page vous donne toutes les informations nécessaires :
https://riton-duino.blogspot.com/p/migration-sous-bitbucket.html

10. Conclusion

Je suis sûr que ce projet suscitera des vocations inattendues chez les bricoleurs sur ARDUINO. Tout le monde sait bien que réaliser ses propres circuits imprimés est le rêve de chacun.
😉

Cordialement
Henri