De2115Extension

Étude et conception

Présentation projet

On cherche à contrôler une tourelle pan-tilt à l'aide de 2 servomoteurs, d'un joystick ou d'un nunchuk, et d'un radar ultra-son.

Contraintes

Dimensionnement des écarts entre les connecteurs

1) Ecart entre les connecteurs MSP
C'est l'écart qui compte le plus : s'il n'y a qu'un mm de trop, la carte extension ne sert à rien. Une mesure précise de l'écart entre les broches extérieures de la MSP432, puisque celle-ci possède 2 broches doubles, donne 46mm.

2) Ecart entre les connecteurs MSP et le connecteur Altera
Une distance minimale est également nécessaire entre le connecteur Altera et les connecteurs MSP.

3) Ecart entre les autres composants et les connecteurs MSP

Espace nécessaire à la fixation de la tourelle

La carte doit également nécessiter un espace suffisant pour fixer la tourelle pan-tilt.

Surface de la tourelle (en mm) : 33 x 37

Distances maximales entre les connecteurs et les composants

_{Comme les fils des composants n'ont pas une distance infinie, il y a une distance maximale entre ceux-ci et les connecteurs. Sur les 3 composants,l'un d'entre eux ne pose pas de problèmes : le nunchuk est tenu en main. Les deux restants se trouvent au même endroit : le sonar est imbriqué dans la tourelle. Cela implique donc que la tourelle doit se trouver à proximité des connecteurs des servomoteurs et du sonar.}

Longueur des fils (en cm) :

- du sonar : 30

- de la tourelle pan-tilt : 24

Surface de la carte : 17 x 9

Etant donné que la surface de la carte est inférieure à la longueur des fils, la contrainte peut donc être négligée.

Cependant, dans l'optique de rendre la carte plus simple, il vaut mieux diminuer autant possible la distance entre les composants et les connecteurs, afin de pouvoir raccourcir la longueur des fils.

Conception

Conception de la carte du binôme Baczkowski/To

Nous avons conçu notre carte en prenant en compte plusieurs paramètres.

Tout d'abord, afin de diminuer le flux entre les pistes, nous avons essayé d'éviter que celles-ci soient parallèles.
Dans un deuxième temps, pour éviter les vias, nous avons fait une carte en double face.

Nous avons eu un choix à faire au sujet des barrettes : ceux-ci agissent en quelque sorte comme un interrupteur, sauf qu'il n'y a pas un état 0 et un état 1 mais, comme dans les deux cas il y a une liaison, une connexion A et une connexion B.

Comme un barrettes possède 4 pattes, on a une alternative :
- solution 1 : il y a une entrée et 2 sorties. Pour que les 4 pattes soient utilisées, on peut dupliquer l'entrée, et dans ce cas-là, il faut décaler le cavalier pour passer de la connexion A à la connexion B.
- solution 2 : on peut également se contenter d'une entrée. Mais comme le cavalier a une taille fixe, il ne peut pas être disposé sur la diagonale de la bar. On est donc obligé de disposer les sorties du cavalier de part et d'autre de l'entrée.

Dans un premier temps, nous avons retenu la première solution. Mais après la réalisation du premier prototype, nous avons préféré nous reporter sur la deuxième solution, afin de rendre l'utilisation de la carte plus simple. Mieux encore, nous avons décidé que sur chaque barrette, les positions des cavaliers auraient la même signification. Premièrement, les cavaliers sont toujours disposés de manière horizontale. Ensuite, la première position, celle du haut, relie l'élément au microcontrôleur de la carte MSP432, et celle du bas relie l'élément à la carte Altera

Un autre défi s'est présenté à nous lorsqu'il nous a fallu dimensionner, puis stabiliser la plaque soutenant le sonar sur la tourelle. Plusieurs solutions se présentaient à nous, mais dans tous les cas il nous fallait viser les deux plaques. Pour dimensionner la plaque, nous l'avons d'abord limé. Ce faisant, nous l'avons stabilisé sur sa largeur, ne restait que 2 dimensions : sa longueur et sa hauteur. Puis, pour la stabiliser, nous avons choisi un système à 3 vis et 4 écrous : 2 d'entre elles servent à maintenir l'écart entre la plaque et la tourelle. Seule la plaque est percée, et pour l'empêcher de descendre, un écrou est disposé juste en dessous de celle-ci. Pour éviter qu'un des côté ne s'affaisse, les 2 vis sont disposées en diagonale. La dernière vis a 2 fonctions : premièrement, éviter un affaissement diagonal, peu probable mais toujours possible. Dans un second temps, il faut absolument éviter que celle-ci ne s'avance ou ne recule. Donc, cette vis, en plus du premier écrou, doit également en posséder un deuxième, situé de l'autre côté de la plaque qu'il traverse dans un deuxième temps.

Réalisation technique

Réalisation de la carte du binôme Baczkowski/To

Typon vierge, côté supérieur

Typon vierge, côté inférieur

Nous avons commencé par le composant le plus important, à savoir le connecteur Altera. Toutes les soudures n'étaient pas obligatoires, car la plupart des pattes n'étaient reliées à aucune piste. Néanmoins, par souci de stabilité, nous avons jugé préférable d'effectuer les 40 soudures au dos de la carte, car aucun composant ne nous gênait. Comme nous avions besoin de souder des 2 côtés de la carte, il fallait nous assurer de sa stabilité. Pour cela, nous avons utilisé un étau.

Problèmes rencontrés

Il s'est rapidement avéré qu'il aurait mieux valu avoir des vias et tout mettre au dos de la carte : en ayant des pistes sur la carte, cela nous empêche d'enfoncer totalement le connecteur altera, car nous avons besoin de souder le composant des deux côtés. À cause de cela, les soudures pistes/pastilles posent problème au top. Le plus embêtant reste lorsque les pistes viennent de l'autre côté de la carte : la soudure doit alors être faite sous le composant, ce qui pose problème. Mais cela ne se limite pas au composant altera : les connecteurs 4 pattes, du sonar et du nunchuk, et 3 pattes, des servomoteurs, et les barrettes, ainsi que les connecteurs de la carte MSP432, ont le même problème.

Le plus gros problème de la carte est donc d'être en double-face, une carte en simple face n'aurait pas eu tout ces inconvénients.

Cela nous a posé problème lorsque nous avons voulu vérifier l'absence de court-circuit et de faux contact. Pour remédier à cela, nous avons dû employer une astuce : afin de pouvoir toucher la patte du composant située sous sa partie plastique, nous avons enroulé un fil en étain autour d'une des pointes.

Technique utilisée pour vérifier l'absence de faux contact à des endroits peu accessibles

Mais ces précautions prennent du temps : pour souder 5 composants, nous avons passé 1h30, et 30 min supplémentaires ont été nécessaires pour les vérifications.

==Réalisation de la carte du binôme Gaya/Gnagne==