La liste des composants
Le circuit imprimé
La liste des composants commence par l’énumération des résistances dont la valeur est précisée par son code de couleurs entre parenthèses. Sans mention complémentaire, ces résistances sont des modèles 1/4W de 5% de tolérance. D’éventuels potentiomètres ou résistances ajustables complètent cette première partie de la liste. Avant d’acheter une résistance ajustable, vérifiez le type d’implantation prévu sur le montage. Des modèles miniatures sont de plus en plus répandus et s’adaptent aussi bien aux implantations verticales, qu’horizontales.
Deux principaux types de condensateurs, polarisés ou non polarisés, apparaissent dans une liste. Les non polarisés sont familièrement appelés condensateurs plastiques et correspondent souvent à des modèles polyesters. Dans cet ouvrage, ce sont les petits condensateurs jaunes de marque Thomson, très répandus sur le marché. Cependant, ces condensateurs peuvent prendre un autre aspect selon le fabricant. Veillez toutefois à utiliser des condensateurs au pas de 5,08. Leur tension de service n’est pas mentionnée dans la liste des composants, car elle n’est pas critique, à l’exception des condensateurs en liaison avec le secteur 220V. Selon les marques, la tension minimale de ces petits condensateurs est de 50V à 100V. Cette tension est très supérieure à la tension d’alimentation des montages de cet ouvrage et n’a donc aucune importance. De plus, l’absence de tension de service dans la liste des composants, permet de les différencier rapidement avec les autres condensateurs polarisés, dont la tension de service peut être plus faible. Toutefois, si la tension de service d’un condensateur plastique devait être critique, celle-ci serait clairement mentionnée dans la nomenclature, mais également sur le schéma de principe (cas des condensateurs secteur de 400V ou 630V).
Les condensateurs polarisés couramment appelés condensateurs chimiques, sont en fait des condensateurs électrolytiques, dont la qualité est très variable selon leur fabrication. La tolérance de ces composants, généralement de 20%, est importante. Souvent, leur valeur pratique est plutôt supérieure à la valeur mentionnée sur leur boîtier. Pour les constantes de temps d’un temporisateur ou autres monostables, veillez à utiliser des condensateurs de bonne qualité. Sinon, vous pouvez craindre un allongement des durées, surtout si le condensateur est en série avec une résistance de forte valeur atteignant 1MW . Si vous n’êtes pas sûr de la qualité d’un condensateur, prenez un modèle présentant la tension de service la plus élevée ou préférez un modèle tantale.
Les diodes de redressement (1N4001) et les diodes faibles signaux (1N4148) sont les principaux modèles utilisés. Les autres types de diodes interviennent dans des applications spécifiques, mettant en œuvre des tensions élevées, des signaux très faibles, des courants importants ou encore des signaux de fréquence beaucoup plus élevée. La diode 1N4001 appartient à une série 1N400x, allant jusqu’à 1N4007. La seule différence entre ces diodes est la tension inverse qu’elles peuvent supporter (50V pour une 1N4001, 400V pour 1N4004 et 1000V pour une 1N4007). Une 1N4001, utilisée généralement pour les montages basse tension, peut donc être remplacée par n’importe quelle diode de cette série 1N400x. Dans cet ouvrage, une diode 1N4001 est systématiquement utilisée pour protéger chaque montage contre une inversion de branchement de l’alimentation.
Il existe divers types de transistors et une multitude de références. Parmi eux, les transistors bipolaires faibles signaux sont souvent utilisés. Beaucoup de références conviennent et lorsque les courants collecteur-émetteur sont de l’ordre de quelques milliampères, vous pourrez aussi bien choisir un BC548, qu’un BC108, BC238 ou encore un 2N2222. Cependant, la série BC546/7/8/9 semble s’imposer avec un coût très bon marché (son équivalant pnp est BC556/7/8/9). Pour commander une DEL (diode électroluminescente), un quelconque BC54x convient. Par contre, pour des montages BF, tels qu’un préamplificateur, le BC549 ou BC109 est recommandé pour son faible bruit. Pour des commutations de courant plus élevé, comme c’est le cas des commandes de relais, un transistor plus puissant est nécessaire. Des transistors npn BC338 ou BC337 et pnp BC328 ou BC327 sont intéressants, car compatibles broche à broche avec les transistors de petite puissance, évoqués précédemment et peu encombrant puisqu’ils exploitent le même boîtier TO92.
Des équivalences sont assez fréquentes, car les différents fabricants personnalisent un peu leurs désignations. C’est en particulier le cas de la série des circuits logiques CMOS 4000, dont le préfixe varie d’un fabricant à l’autre, la référence d’origine étant CD4000. Les références du fabricant Motorola sont plus spécifiques et peuvent prêter à confusion, car elles sont précédées du chiffre 1, telles que : MC14000.
Comme pour les condensateurs polarisés, le contrôle systématique du sens d’implantation est la principale recommandation concernant les circuits intégrés. Cela vous paraît peut-être trivial, mais avec un peu de fatigue ou un peu d’empressement vous risqueriez vite de déchanter ! Par ailleurs, un soin particulier sera apporté aux soudures de ces composants, que vous espacerez en allant d’un composant à l’autre. D’ailleurs, si vous n’êtes pas un soudeur aguerri et si vous n’êtes pas correctement outillé, l’utilisation de supports de circuit intégré est recommandée.
Selon la complexité du schéma de principe, le circuit imprimé peut faire l’objet d’une reproduction photagraphique ou peut tout simplement être transcris sur une plaque d’essai. La fabrication d’un circuit imprimé peut être entreprise selon différentes méthodes fonctions de votre équipement ou du contexte dans lequel vous vous trouvez. Si, vous réalisez un ou deux circuits imprimés par an, le plus sage est peut-être de sous-traiter sa fabrication par un ami ou par un professionnel. Certains revendeurs de composants proposent ce service. Sinon, des sociétés spécialisées peuvent être contactées par correspondance. Néanmoins, il est possible de construire à moindre frais votre laboratoire. Vous trouverez ci-dessous une liste de matériels et de conseils utiles pour la réalisation de circuits imprimés.
Vous pouvez entreprendre une reproduction directe du tracé sur un circuit imprimé nu. Le plus simple dans ce cas est de placer une photocopie du tracé sur la plaque. Percez alors la photocopie et la plaque, préalablement nettoyée et gommée à l’aide d’une gomme abrasive. Cette opération donne la position des pastilles que vous pourrez ainsi coller ou dessiner précisément. Ensuite, vous n’aurez plus qu’à relier les différentes pastilles avec des bandes prévues à cet effet ou par un tracé à main levée et à la règle avec un stylo feutre. Pour des tracés simples, l’auteur préfère cette seconde méthode pour sa simplicité et son efficacité pour peu que l’on utilise un stylo de bonne qualité. En effet, il existe sur le marché des feutres dont l’efficacité est moyenne. Par contre, les stylos équipés d’un réservoir de vernis, très résistant aux acides, sont performants. De plus, ce stylo dispose d’une pointe supplémentaire et sa durée de conservation est très importante. L’auteur utilise encore son premier stylo qu’il détient depuis de nombreuses années !
Points clés de la reproduction directe :
La reproduction photographique
La reproduction photographique nécessite un banc d’insolation, un bac de révélateur et bien sûr une plaque présensibilisée, sans oublier le typon dont dépend en grande partie le résultat final. Vous pourriez présensibiliser vous même une plaque nue, mais cette opération est délicate et de moins en moins rentable. Cette méthode nécessite l’utilisation d’un mini-four électrique pour durcir le film, qui devra être répandu dans une pièce fraîche et autant que possible dépourvus de poussières. L’été, il est préférable de refroidir la bombe avant pulvérisation. Parmi toutes les marques, une seule donne des résultats corrects : Positiv 20 de Kontakt Chemie. Néanmoins, même avec beaucoup d’expérience, le processus reste délicat et un petit pinceau est parfois bien venu pour parfaire le travail.
Sinon, des plaques présensibilisées de divers formats et malheureusement de qualité très variable sont sur le marché. N’hésitez pas à changer de marques pour trouver une source qui vous donnera satisfaction et à laquelle vous resterez fidèle. La qualité du film varie selon la fabrication et surtout évolue dans le temps. Plus vieille sera la plaque, plus importants devront être le temps d’insolation et le temps de révélation. De plus, un film âgé est moins endurant et n’apprécie pas une gravure prolongée ou réactivée. Le temps d’insolation n’est généralement pas critique si votre typon est parfaitement opaque, mais il est préférable d’appliquer le temps minimal préconisé. Si vous doublez un film pour obtenir un type plus opaque, vous devrez augmenter ce temps.
Points clés des plaques stockées longtemps :
augmentez les temps d’insolation et de révélation
surveillez le temps de gravure
N’investissez pas une fortune pour trouver le bon révélateur qui vous fera réussir vos circuits imprimés. Le révélateur est une simple solution de soude que vous pouvez trouver en droguerie. Le point important de la révélation est le dosage de la solution de soude. Utilisez de l’eau distillée ou de l’eau en bouteille en quantité modérée et à température ambiante d’environ 20°C. Pour commencer, diluez une cuillère à soupe de soude liquide dans un peu moins d’un litre d’eau ou appliquez le dosage prescrit pour un sachet de paillettes de soude. Insolez de petits carrés de circuit imprimé. Plongez un carré non insolé dans votre révélateur : le film doit rester intact, sinon diluez beaucoup plus votre solution de soude. Plongez ensuite un carré insolé : au bout de quelques secondes le tracé des pistes doit se deviner et au bout d’une vingtaine de secondes, le tracé des pistes doit apparaître distinctement. Selon que les temps précédemment signalés sont plus courts ou plus longs, vous ajouterez de l’eau (l’équivalent d’un ou plusieurs verres) ou un peu de soude. Si vos produits commencent à dater ou si vous avez des doutes, vous pouvez passer sur le film en cours de révélation, un tampon de démaquillage ou un coton. Au préalable, vous aurez laissé tremper le tampon dans le révélateur.
Points clés de la révélation :
gardez le révélateur à température ambiante dans un bac hermétique.
Le typon, qui est une reproduction du tracé des pistes sur un film transparent ou translucide aux UV, doit être rigoureusement opaque. De sa qualité dépend en grande partie le résultat de votre reproduction finale. Arrangez-vous pour que l’encre soit directement en contact avec le circuit imprimé, de manière à éviter les diffractions d’insolation dues à l’épaisseur du film. N’hésitez pas à noircir le recto d’un tracé pour en accentuer l’opacité, soit avec un feutre adéquat, soit avec un stylo à encre de chine. Vous pouvez également superposer deux reproductions pour éliminer les blancs aléatoires. Un typon peut être obtenu en réalisant le tracé sur un film ou un calque avec des transferts (bandes et pastilles) ou simplement avec des pastilles et un tracé des pistes au stylo à encre de chine. La reproduction d’un tracé des pistes peut être obtenue plus aisément par une photocopie sur un film ou un calque, mais toutes les photocopieuses ne donnent pas de bons résultats. D’ailleurs certains professionnels personnalisent les réglages de leur photocopieur pour ce type d’application. Personnellement, l’auteur préconise plutôt, pour ceux qui en ont la possibilité, un scan du tracé qui sera inversé, puis imprimé sur un calque avec une imprimante laser. Selon la qualité du toner, un seul calque ou deux calques superposés seront imprimés. Méfiez-vous de la déformation du calque qui peut se produire de temps à autre et selon la qualité de l’imprimante ou de la photocopieuse. Par ailleurs, le calque indéchirable ne supporte pas toujours l’élévation de température produite à l’intérieur de certaines de ces machines. Quelle que soit la méthode, vous vérifierez l’opacité du tracé avant insolation, en plaçant le typon en pleine lumière. Pour des retouches, vous pouvez scotcher votre typon sur le verre d’une fenêtre en pleine lumière.
Points clés des typons
le tracé doit être rigoureusement opaque
La machine à graver n’a pas besoin d’être sophistiquée. De petites machines verticales, très bon marché, ont pris progressivement et à juste titre, l’ascendant sur des machines plus classiques à positionnement horizontal, qui nécessitaient la production d’une mousse qui s’estompait avant même que le perchlorure de fer ait perdu toute son efficacité. Bien que simplistes, au premier abord, les machines verticales ont augmenté la durée d’emploi du perchlorure de fer. De plus, la réactivation de la solution chimique est plus facile avec ces machines, car leur efficacité ne dépend pas de la production d’une mousse. La réactivation peut même être artisanale, si vous êtes un piètre chimiste qui a la possibilité de se procurer de l’acide chlorhydrique. Ne manipulez pas de l’acide pur, veillez à ce qu’il soit dilué au moins de 50% dans de l’eau. Protégez vos mains et ne respirez pas les émanations d’acides. Cependant, certaines machines verticales présentent parfois des faiblesses au niveau de leurs joints, que vous pourrez renforcer avec de la colle silicone utilisée pour la pose des fenêtres ou à défaut avec du mastic silicone sanitaire. De plus, vous serez amené à remplacer rapidement les crochets de suspension des circuits imprimés. Le plus simple et le plus efficace est de percer au préalable le circuit imprimé avec un foret de 3mm aux endroits prévus pour sa fixation. Vous pourrez alors passer par l’un de ces trous, un câble électrique rigide de 1,5mm² que vous utiliserez alors comme crochet.
Points clés de la gravure :
Les machines verticales sont bon marché et efficaces.
La finition d’un circuit imprimé commence par un nettoyage soigné. Après avoir abondamment rincé la plaque, le film protecteur est éliminé avec un chiffon imbibé d’acétone. Ensuite le perçage de la plaque est entrepris de préférence avec des forêts au carbure de Tungstène, mais uniquement si vous disposez d’une perceuse à colonne. Si besoin, ébavurez ensuite la surface cuivrée en la frottant contre l’arrête d’un tablier métallique. En plaçant le circuit imprimé devant une source de lumière, vérifiez que toutes les pastilles sont bien percées et contrôlez le tracé. Si des zones de courts-circuits existent à cause d’une mauvaise révélation ou d’un mauvais typon, utilisez l’envers d’un cutter pour gratter le cuivre. Avant l’implantation des composants et pour une bonne qualité de vos soudures, gommez la surface cuivrée avec une gomme abrasive. Une fois le montage réalisé, vous pouvez nettoyer vos soudures avec du trichloréthylène ou son équivalent. Pour finir et pour éviter la corrosion du cuivre dans le temps, vous vernirez votre circuit. L’étamage à froid est peu recommandable, tout comme le vernis soudable qui nuit souvent à la qualité des soudures. Toutefois, si vous étamez à froid un circuit imprimé, veillez à le nettoyer efficacement avec de l’eau savonneuse.
La finition du circuit imprimé :
Nettoyer à l’acétone votre circuit imprimé, puis gommez-le avant soudure
Les produits chimiques ont une nette tendance à s’éventer au grand désarroi de tout ce qui les entoure ! En guise de bac de révélation, il est de ce fait pratique de se servir d’une caisse de rangement ou d’une petite poubelle en plastique, recouverte d’un couvercle. La machine à graver peut être également installée à l’intérieur d’une grosse poubelle, ce qui facilite le déplacement éventuel de la machine, stoppe les projections, limite les salissures et évite les catastrophes dues au renversement d’une machine. Pensez également à recouvrir à la fois la poubelle et le bac de la graveuse. Cette méthode limite les émanations chimiques, facilite le rangement et empêche les produits chimiques de s’éventer et de s’évaporer rapidement.
Point clé du stockage des produits :
utilisez des poubelles ou des caisses de rangement en plastique fermées par un couvercle.