Compoudrier Bas

Compoudrier

Fawzi ELGHAZOUI, CreaTech.

Introduction

Ce projet consiste à concevoir, sous KiCad, les cartes électroniques d'un Compoudrier inspiré de Totally Spies. L'objectif est de réunir un écran principal, des commandes de navigation et une horloge dans un objet ouvrant en deux parties. Le travail couvre les schémas et les PCB ; le boîtier, la charnière et la programmation ne sont pas réalisés.

La démarche s'inspire du PCB soudé en cours, pris comme référence pour passer du schéma électrique à une carte physique. Elle prolonge ce travail par le choix des empreintes, l'organisation des raccordements et la préparation du montage.

Présentation du projet

La carte inférieure regroupe les commandes, le petit afficheur, l'horloge et l'alimentation. Les boutons SW1 à SW4, Haut, Bas, Gauche et Droite, sont destinés au déplacement dans les menus. SW5, OK, valide une sélection et SW6, Retour, revient à l'écran précédent. SW7, Fonction, est réservé à un raccourci configurable.

L'interrupteur SW8, Marche / Arrêt, coupe l'alimentation principale en conservant le circuit de charge et la sauvegarde de l'horloge. Le bouton SW1 du haut, Écran / veille, transmet une demande au microcontrôleur inférieur par la nappe. L'extinction de l'affichage ou la veille doit donc être commandée par logiciel.

L'OLED SSD1306 de 0,91 pouce permettra d'afficher l'heure avec des chiffres de style sept segments, mais aussi du texte et des pictogrammes. Les six LED vertes, la LED RGB et le buzzer sont prévus pour les indications et alertes. Le capteur Hall DRV5032 permettra de détecter la fermeture avec un aimant, tandis que le phototransistor TEPT4400 mesurera la lumière ambiante.

Choix des principaux composants

Le STM32L031C6T6 a été retenu pour sa faible consommation et ses interfaces I²C, série et analogiques, adaptées aux commandes et aux capteurs. Sa programmation passe par le connecteur SWD. Le module écran prendra en charge l'affichage principal, ce qui limite le travail graphique demandé au microcontrôleur inférieur.

L'horloge DS3231MZ+ possède son propre résonateur et une entrée de sauvegarde reliée à la batterie. Elle peut conserver l'heure à l'arrêt, tant que celle-ci reste raccordée et suffisamment chargée. Son bus I²C est partagé avec l'OLED, ce qui réduit le nombre de liaisons nécessaires.

L'alimentation utilise une cellule lithium-ion (ou lithium-polymère, je ne sais pas bien) 1S. Le MCP73833 gère la charge USB-C et la surveillance de température par thermistance, d'où le connecteur batterie à trois contacts. Le MCP1700 fournit le 3,3 V. Les condensateurs assurent le découplage, Et enfin, les MOSFET participent à la sélection de la source et à la coupure principale.

La carte supérieure sert de support au Waveshare 31522 à écran rond de quatre pouces. Le Pololu S13V20F5 produit son alimentation de 5 V. A1 assure une liaison à sept fils vers l'écran, mais il ne permet pas d'enficher directement le module complet.

Réalisation des PCB et difficultés résolues

Chaque carte conserve un schéma sur une seule feuille. Après association des symboles aux empreintes, j'ai dû privilégier des boutons accessibles, des connecteurs près de la charnière et des composants du haut au dos de l'écran.

Les contours suivent un cercle de 140 mm de diamètre, avec un méplat de 5 mm, soit une hauteur de 135 mm. Ce méplat prépare l'espace côté charnière et batterie. Des trous de fixation complètent le circuit. J3 du bas et J1 du haut sont prévus pour une nappe de dix conducteurs, raccordée broche pour broche.

Le routage sur deux couches a été assisté par le plugin FreeRouting, puis repris par moi-même. Il a fallu corriger les passages près du chargeur, des rétrécissements de pistes, certains raccordements aux masse et les pastilles de la LED RGB. La prise USB-C a été déplacée pour déboucher sur le méplat. Les plans de masse ont ensuite été remplis et les espacements vérifiés.

État actuel et limites

Les contrôles ERC et les derniers contrôles DRC du routage n'ont signalé aucune violation ni connexion manquante ; la concordance des raccordements entre schémas et PCB a également été vérifiée. Mais ca ne prouvent toutefois pas le fonctionnement du montage.

Le logiciel et les essais sur prototype restent à réaliser. L'autonomie, la consommation de l'écran, l'échauffement du chargeur et le maintien du 3,3 V à batterie faible n'ont pas été mesurés.