Soudage du pont en H

Une plaquette de circuit imprimé d'environ 6.5 cm sur 3 cm se trouve dans votre boîte. Elle est à la base d'un sous-système qui est appelé «pont en H». Il s'agit d'un circuit de contrôle de moteur à courant continu et qui agit entre la carte à microcontrôleur et les moteurs. Sur le robot, il se situe sous la carte mère du système, à l'arrière.

Ce circuit est constitué de composantes qui sont physiquement parfois très petites et parfois très grosses. L'ordre de montage des pièces est donc très important pour rendre le travail plus facile. Au haut du circuit imprimé, on remarque un gros cercle qui est centré et qui sera réservé pour un imposant condensateur. Au bas, il se trouve deux trous pour le passage de vis qui permettront d'assembler le circuit imprimé sur le robot plus tard. Ceci devrait vous donner rapidement l'orientation de la carte ce qui sera utile pour suivre les instructions de montage que voici:

Il faut commencer par souder les 8 résistances ordinaires de ¼ de Watt. Comme ces pièces sont basses et peu fragiles, elles sont presque toujours un excellent point de départ pour un montage. Il n'y a aucune polarité à respecter avec des résistances. Autrement dit, il n'y a aucune direction particulière à respecter lors de leur insertion dans le circuit imprimé. Il y a 4 paires de résistances, 3 paires de 10K et une paire de 1,5K. La première paire doit être soudée presque à l'extrême gauche, au deux tiers de la hauteur et les positions prévues sont identifiées R6 et R5. Les deux résistances sont de 10K (Digi-Key: S10KQTR-ND). Une autre paire, de même valeur, doit être soudée à l'extrême droite, à la même hauteur (R3 et R2). Une autre paire de 10K doit être soudée au haut, de chaque côté du gros cercle prévu pour le condensateur. Les espaces prévus se nomment R1 et R4. Les deux dernières devront être soudées plus bas, mais cette fois-ci de chaque côté de l'espace prévu pour le circuit intégré SN754410. Les résistances doivent avoir une valeur de 1.5K (Digi-Key: S1.5KQTR-ND) et vont donc dans les espaces identifiés RD1 et RD2.

Souder les 5 diodes de protection (Digi-Key: 1N4003-E3/54GICT-ND). Attention, une diode est polarisée! Aligner la ligne grise de la diode avec la ligne blanche sur le dessin du circuit imprimé. La première diode doit être placée sur l'endroit identifié SHUNT sur le circuit imprimé, sur la droite, tout au haut. Les autres diodes viennent en paires et doivent être soudées près des résistances R1 et R4 que vous avez soudées précédemment. La première paire doit aller aux positions appelées DM2-1 et DM2-2. De la même façon, la seconde paire doit se retrouver aux positions DM1-1 et DM2-2.

Souder la puce SN754410 (Digi-Key: 296-9911-5-ND) de 16 broches. Bien respecter son orientation qui est donnée par une encoche sur la puce et une marque en demi-cercle sur le circuit imprimé pour marquer la correspondance.

Il y a un cercle au haut du circuit sur la gauche et identifié FUS (fusible). Un petit morceau de plastique plat de même dimension et surplombé lui-même de deux trous doit y être inséré et soudé (Digi-Key: WK6235-ND). Il s'agit du support pour un fusible qui sera inséré plus tard. Il n'y a aucune orientation à respecter lors de l'insertion de cette pièce qui est beige.

Il y a trois valeurs de tension qui présentent un intérêt particulier sur ce circuit. La première est la masse (GND), le niveau logique de 5 volts (5V) et la tension des piles (VBATT). Pour faciliter le travail avec un multimètre, le design du circuit prévoit la possibilité de placer des tiges de métal appelées points de test. De cette façon, une pince de sonde peut demeurer en place sur le point de test et faciliter la prise de mesures de tension. Le point de test noir (Digi-Key: 5011K-ND) doit aller sur la position GND qui se situe tout au bas, à droite du circuit intégré. Le point de test blanc (Digi-Key: 5012K-ND) va à la même hauteur, mais du côté gauche du circuit intégré (5V). Le point de test rouge (Digi-Key: 5010K-ND) doit être soudé tout au haut du circuit (VBATT) au-dessus de la diode DM2-2. Bien prendre le temps d'enfoncer profondément les points de test jusqu'à ce que le morceau de plastique d'un point de test touche le circuit imprimé. Il faut souder les points de test même s'ils semblent tenir fermement après avoir été insérés dans le circuit.

Monter le petit condensateur à film plastique de 0.1 µF (Digi-Key: BC1621-ND). Il doit aller dans le coin supérieur droit. Le manufacturier fabrique maintenant ce condensateur en gris, mais il peut aussi se présenter en couleur bleu poudre.

Monter les 2 transistors 2N3904 (Digi-Key: 2N3904FS-ND), T1 et T2. La face plate du transistor donne l'orientation. La patte centrale devra être légèrement reculée pour descendre dans le trou prévu pour l'accueillir. Les positions T1 et T2 sont à la même hauteur que les paires de diodes que vous venez de souder, mais beaucoup plus près des bords gauche et droit du circuit imprimé. Attention: bien s'assurer de lire l'inscription 2N3904 sur la pièce, car une autre pièce de même format et de même couleur sera montée à l'étape suivante, mais est complètement différente dans son fonctionnement. Il est très facile de s'y méprendre.

Monter le régulateur de tension LM78L05 (Digi-Key: LM78L05ACZFS-ND). Cette pièce ressemble aux transistors montés à l'étape précédente et se soude à l'endroit identifié 7805 qui est juste à la gauche du transistor 2N3904 de droite que vous avez soudé précédemment.

Il faut maintenant placer les broches IDC sur lesquelles viendront éventuellement se placer les connecteurs femelles en provenance de la carte mère. Ces broches ressemblent donc à des clous qui ressortent d'environ 5 mm (partie longue) et sont regroupées sur une base de plastique noir. Ces broches recevront des connecteurs femelles éventuellement. Les broches se prolongent sous la base de plastique noir d'environ 2 ou 3 mm. Ce sont ces prolongements des broches (partie courte) qu'il faut insérer dans le circuit imprimé et qui seront soudés. Vous en avez une petite bande (Digi-Key: S1012E-36-ND) votre disposition dans l'ensemble de pièces. Couper un petit morceau de deux broches IDC de la bande que vous possédez. Répéter cette opération pour avoir un second morceau de deux broches. Les parties ainsi coupées seront soudées directement sur le circuit aux positions JM1 et JM2 qui sont situées près des bords droit et gauche du circuit, aux deux tiers de la hauteur.

Il y a deux DEL (diode électroluminescente) à placer tout au bas du circuit, près des trous prévus pour les vis de montage. Les DEL à utiliser sont d'apparence givrée (Digi-Key: 160-1038-ND). Selon le sens du courant qui les traverse, elles tournent soit au vert ou au rouge. C'est pour cette raison qu'on les qualifie de bicolores. Attention, une DEL est polarisée! Prendre le temps de bien en regarder une. Vous verrez que sa base n'est pas parfaitement ronde puisqu'une face plate est présente sur le pourtour. Il faut placer les DEL avec la face plate vers le bas comme l'indique le cercle.

Dans le coin supérieur gauche du circuit se trouve une place pour un connecteur TE pour le branchement de l'alimentation. Il s'agit d'un petit connecteur blanc dont le branchement n'est possible que dans une seule position puisqu'une petite tige sur le côté restreint le jumelage. La partie femelle du connecteur demandera un sertissage plus tard dans le montage. Pour l'instant, il faut souder la partie mâle sur le circuit (Digi-Key: A19423-ND). Cette partie ressemble un peu aux broches IDC sauf pour la petite tige supplémentaire que l'on vient de décrire. Cette tige doit se retrouver du côté extérieur (gauche). La position est identifiée ALIM.

Il y a deux connecteurs verts ou bleus qui doivent être placés près des bords gauche et droit, au bas de circuit. Ces connecteurs sont dits de type 5mm à deux positions (Digi-Key: 277-1236-ND) puisque l'espacement de leurs broches est de 5mm et que deux fils peuvent être reliés simplement en serrant les vis. Repérer les positions M1 et M2 sur le circuit. Attention, sur les connecteurs, les ouvertures latérales pour l'insertion éventuelle des fils allant aux moteurs doivent se trouver du côté extérieur.

Le circuit prévoit des résistances de puissance de 5 ohms et 3.75 watts (Digi-Key: CWC-5.0RCT-ND) dont le rôle est de limiter le courant consommé par les moteurs et les problèmes de surchauffe qui peuvent s'en suivre. Il y a 4 résistances de ce type. Une paire se situe au-dessus de la DEL de droite (identifications RM2-1 et RM2-2) et une paire au-dessus de la DEL de gauche (RM1-1 et RM1-2). Il faudra replier une des broches de chaque résistance avant le positionnement de ces pièces. Cette disposition fera en sorte que la résistance sera à la verticale par rapport au circuit. Il en découlera une réduction de la surface occupée par ce composant sur la plaque rouge. Deux paires de mains sont probablement nécessaires pour arriver à terminer les soudures...

Il faut maintenant souder le gros condensateur électrolytique de 1000 µF (Digi-Key: P5156-ND) tout au haut, en plein centre. Un tel condensateur est polarisé. Placer le signe «moins» sur le condensateur vers le bas puisqu'un petit signe plus («+») se trouve à l'opposé près du trou supérieur sur le circuit imprimé, juste à l'intérieur du cercle qui délimite la position du condensateur.

Insérer le fusible dans le réceptacle que vous avez soudé précédemment. Le fusible a la forme d'une résistance de ¼ de watt, mais une couleur uniforme (verte, translucide ou noire selon le modèle) (Digi-Key: F2314-ND). Il vous faudra réduire la longueur des broches du fusible avant l'insertion de la pièce dans le réceptacle. Conserver tout de même 1 centimètre de longueur et éviter de couper de trop près puisque les broches doivent aussi être fortement repliées pour s'aligner avec les trous du réceptacle. Le fusible n'a pas à être soudé. Il est retenu à la serre tout simplement dans le réceptacle.

Le résultat final: