Souder les PCB LED ED110 Basic Edition

Dans ce chapitre annexe de notre série traitant de la cible Décathlon ED110 avec le logiciel Raspydarts, nous allons, étape par étape, préparer cette dernière afin d’y recevoir l’ensemble 5 PCB LED ED110 Basic Edition pour animer dynamiquement chacun des segments de votre cible. Nous ne traiterons pas du démontage de la cible qui est traité lui, dans le premier chapitre. Donc si vous arrivez sur cet article en premier, veuillez cliquer ici afin de vous rendre sur le chapitre traitant des étapes de démontage de votre cible ED110.

Pour éviter une charge de travail conséquente sur les rendus (images), et si cela n’a aucune incidence sur le montage, nous conserverons les rendus du deuxième chapitre avec des PCB de couleur noire.

Rappel : Le fabricant et son distributeur Décathlon, n’ont pas conçu la cible Décathlon ED110 à des fins de modifications, ni ne l’autorisent. Par conséquent, si vous procédez à ce type d’adaptation, Décathlon ne pourra être tenu responsable de tous dommages éventuels causés par lesdites modifications, vous perdez également votre droit de garantie légale de conformité auprès de ce dernier. En ouvrant et modifiant votre cible, vous agissez donc en connaissance de cause et à vos risques entiers.

Ce dont j’ai besoin :

Lorsque vous recevez un choc statique, sur une poignée de porte de voiture par exemple, vous pouvez être exposé jusqu’à 3 000 volts. Ce choc électrique causé par une décharge électrostatique peut également causer de nombreux dommages aux composants électroniques des cartes électroniques que vous nous commandez.

De plus petites charges inférieures au seuil de perception humaine peuvent également endommager les composants électroniques. La plupart des composants de technologie CMOS utilisés dans nos cartes peuvent être endommagés par des charges inférieures à 1000 volts. Des composants plus complexes peuvent être détruits avec une décharge beaucoup plus faible (environ 10 volts). Par conséquent, vous devez être extrêmement vigilant quant à la sensibilité des composants aux décharges électrostatiques.

À mesure que la technologie progresse, les composants électroniques deviennent de plus en plus petits. Cette miniaturisation réduit la taille des isolants intrinsèques, augmentant ainsi leur sensibilité aux décharges électrostatiques. C’est pourquoi il y a un besoin de protection ESD !

Pour palier simplement à ce problème chez vous si vous ne possédez pas de bracelet antistatique, touchez la broche terre d’une prise électrique régulièrement tout au long du processus de montage de nos cartes électroniques.

Les éléments de PCB en détail

Commençons par le PCB central, dans un premier temps manipulez-le avec précaution, car les trois ergots sont fragiles.

Ceux-ci s’alignent avec le segment du Single Bull’s eye afin d’éviter que le PCB ED110 CENTER LED ne se décale et ne gêne le mouvement des segments centraux.

Pour sa mise en œuvre et en étant face à l’arrière de votre cible, le PCB ED110 CENTER LED se place dans les trois glissières au centre, ici indiquées par les trois rectangles rouges. Le trait vert représentant l’axe haut-bas de votre cible, pour vous simplifier la mise en place, le logo MM Workshop (trait rouge) doit être perpendiculaire à l’axe de couleur verte.

Les quarts de PCB LED quant à eux, seront décalés afin de s’aligner entre deux secteurs, ici l’axe des quarts de PCB sera symbolisé par le trait jaune, et on installera donc le premier quart entre le secteur 3 et le secteur 19.

Bien que les PCB soient identiques avant soudure, vous avez deux versions différentes face à vous.

Seul le premier quart est différent et est désigné par une croix à [ Led 0 to 49 ] car il intègre une protection de la ligne DATA LED, et c’est le quart qui reçoit l’alimentation 5V, GND et le DATA LED par les trois connecteurs en sa partie basse. Sur sa partie droite, vous n’en souderez que deux (5V et GND), puisque le DATA LED n’a pas lieu à y revenir.

Chaque quart comporte 50 LEDs numérotées de 0 à 49, soit 204 LEDs au total avec le centre. Nous avons donc 204 LEDs pilotées par un unique câble DATA connecté à DATA-IN, chaque LED est adressée en chaine par son numéro, voilà pourquoi il faut indiquer à Raspydarts le nombre de LED dans la cible ou dans ses strip-LEDs. Chacun des secteurs comporte 10 LEDs et chaque quart comporte 5 secteurs. Puis à la fin du cinquième secteur le DATA LED passe au DATA-IN du quart suivant par DATA-OUT, et ainsi de suite jusqu’au quatrième quart qui lui, ne transmet pas le signal DATA LED au premier quart mais au PCB central avec ses 4 LEDS.

Dans la librairie qui gère le codage des LEDs dans Raspydarts, la première LED de la chaine est adressée 0 et comporte donc comme nom : 0 et non 1, c’est pourquoi l’identification des LEDs commence à partir de zéro.

Les trois autres quarts sont identiques et n’ont pas d’ordre particulier.

Le quatrième et dernier quart ne comportera que 5 soudures latérales au lieu de 6, puisque la sortie DATA LED se dirige vers le centre et n’a pas vocation à retourner dans le premier quart. C’est à ce quart donc, qu’est soudé le PCB ED110 CENTER LED, via 3 câbles de 26AWG ultra souple en silicone de 42mm de longueur avant dénudation.

Chaque quartier sera à identifier à votre guise en fonction de sa position dans votre cible, sauf le premier quart qui sera déjà identifié à réception :

• Led 0 to 49 : premier quart, secteurs : 3-17-2-15-10
• Led 50 to 99 : deuxième quart, secteurs : 6-13-4-18-1
• Led 100 to 149 : troisième quart, secteurs : 20-5-12-9-14
• Led 150 to 199 : quatrième quart, secteurs : 11-8-16-7-19

Le centre comporte donc les LEDs 200 à 203 soit 204 LEDs au total puisque la numérotation part pour rappel, à partir du numéro 0 pour la première LED.

Préparation du châssis de la cible afin d’intégrer les PCBs

Commencez par trier et inspecter chaque segment, car il se peut que quelques-uns comportent des protubérances le long des piliers de touche consécutives au moulage des trous de pointe de fléchette (voir exemple ci-dessus). Elles seront gênantes pour l’insertion du PCB LED ou créeront des dysfonctionnements d’appuis sur la matrice si vous ne les retirez pas.

A l’aide un cutter et en prenant soin de ne pas vous couper, sectionnez-les à la hauteur du segment comme indiqué ci-dessus, et racler proprement les bords des piliers afin d’ôter tout excédent de plastique. Attention à ne pas attaquer le pilier qui doit rester lisse et sans accrocs, sinon cela pourrait engendrer des blocages du segment concerné.

Prenez maintenant votre châssis de cible et placez le quatrième quart ainsi que le pcb central comme indiqué ci-dessus. Pour plus de stabilité, placez des segments en dessous aux quatre coins du PCB, ainsi que ceux du centre.

A l’aide de la pointe de votre cutter, marquez le châssis et uniquement ce dernier, entre les deux PCB dans l’alignement des pastilles de soudure comme représentés par les traits rouges ci-dessus. La zone verte illustre la partie à évider à l’étape suivante.

Effectuez une encoche selon votre marquage d’environ 8mm de largeur et d’une profondeur de 4mm, avec un cutter ou une Dremel.

L’encoche doit bien faire face aux pastilles de soudure et laisser assez de place aux trois câbles.

L’encoche doit être suffisamment profonde afin d’être au minimum à la hauteur du dessus du PCB central.

Retirez maintenant l’ensemble des éléments, et installez 4 segments comme indiqué ci-dessus.

Placez le premier quart « Led 0 to 49 » à cet emplacement bien précis

Comme précédemment, à l’aide de la pointe de votre cutter, marquez le châssis et uniquement ce dernier, en bas du PCB dans l’alignement des connecteurs rapides comme représentés par les traits rouges ci-dessus. La zone verte illustre la partie à évider à l’étape suivante.

Effectuez une encoche selon votre marquage d’environ 20mm de largeur et d’une profondeur de 8mm, avec un cutter ou une Dremel.

L’encoche doit bien faire face aux connecteurs rapides et laisser assez de place aux trois câbles, et elle doit être suffisamment profonde afin d’être au minimum à la hauteur du dessus du PCB.

Afin de sortir les câbles d’alimentation proprement, nous allons percer la tranche du châssis. Pour cela, placez provisoirement à son emplacement la carte ED110 DARTS ETX, et une dernière fois à l’aide de la pointe de votre cutter, marquez le châssis et uniquement ce dernier, en bas du PCB dans l’axe central du connecteur rapide W1 comme représenté par le trait rouge ci-dessus. Retirez-la carte une fois l’opération effectuée.

Sur la supposition que vos câbles d’alimentation de 1.5mm² font chacun 3mm de diamètre ou plus, faites une marque à 10mm dans l’axe de votre repère précédent pour un perçage de 8mm. S’ils font moins de 3mm de diamètre, marquez à 11mm au lieu de 10mm, un perçage à 6mm sera suffisant pour le passage des câbles.

Présentez le foret de 8mm ou 6mm sur votre marque, et éloignez votre deuxième main de la zone de dégagement de celui-ci.

Percez lentement en maintenant fermement le châssis toujours protégé sur votre plan de travail.

Les modifications structurelles du châssis sont à présent terminées. Passons maintenant à l’assemblage.

Souder et assembler les PCB LED ED110 Basic Edition

Préparer et souder les câbles du PCB Central

Votre kit de 5 PCB LED ED110 Basic Edition vous est livré avec trois câbles sélectionnés pour leur souplesse de 42mm exactement, la distance nécessaire pour positionner correctement le PCB central si vous suivez ces instructions.

Ces câbles seront de calibres inférieurs par rapport aux autres câbles nécessaires notamment pour l’alimentation de vos PCB LED, c’est tout à fait normal, car il n’y a que 4 LEDs à alimenter.

Dénudez précisément 2mm de chaque côté de vos câbles.

Ce câble étant multibrins et pour éviter un court-circuit par un brin baladeur, serrez chaque extimité dénudée entre vos doigts et torsadez les brins.

Pour faciliter la soudure sur le PCB, étamez les 6 parties dénudées. Aidez-vous de flux pour faciliter la pénétration de l’étain au sein des brins.

Le bon placement lors de la soudure du câble sera de placer ce dernier à la moitié du PAD de soudure. Idem de l’autre coté sur le quart recevant le PCB central. Si vous avez bien dénudé à 2mm, servez-vous de l’isolant du câble pour vous repérer, celui-ci devrait arriver juste après le cadre noir sérigraphié sur le PCB comme indiqué sur la photo ci-dessus.

Il existe x manières pour souder un câble sur des pads de soudure, nous vous en présenterons qu’une, celle qui nous semble la plus simple à mettre en œuvre et inratable.

Le secret pour une bonne soudure est la chaleur, surtout pour les PADs GND qui sont raccordés au plan de masse, en effet la chaleur va très vite se dissiper dans ce dernier faisant baisser drastiquement la température de votre fer à souder. Donc ces PAD GND ont besoin d’être chauffés plusieurs secondes avant et afin de recevoir l’étain, une goutte de flux peut aider au transfert de température. Il sera plus rapide de déposer de l’étain sur les PAD 5V et D, d’ailleurs commencez par ceux-ci afin que GND profite de la chaleur dégagée.

Fer propre et réglé à 380°, déposez de l’étain sur les 3 PADs de manière à former un petit dôme, sans, bien entendu, que 2 pads ne se touchent. Si cela arrive, appliquez du flux et passez votre fer sur la longueur entre les deux, répétez l’opération avec de la tresse à dessouder si cela ne fonctionne pas. Réappliquez ensuite moins d’étain.

Chauffez le premier PAD 5V pour liquéfier l’étain et placez le câble rouge à moitié du PAD, attendez que l’étain du câble fonde également et retirez le fer en maintenant le câble quelques secondes le temps que l’étain se fige.

Si le câble n’est pas correctement intégré, déposez une goutte de flux et à l’aide de votre fer à souder et appuyez le câble jusqu’à liquéfaction de l’ensemble et intégration des brins. Retirez le fer à souder et maintenez en place jusqu’à durcissement.

Procédez de même pour les deux autres câbles en respectant les couleurs : jaune = DATA LED et noir = GND

Nettoyez avec de l’alcool isopropylique et un pinceau à poil durs ou brosse à dent.

Prenez un des trois quarts non marqué à [ Led 0 to 49 ], faites une croix au marqueur afin de l’identifier à [ Led 150 to 199 ], ça sera donc notre quatrième quart.

Avec la même technique ci-dessus procédez au soudage des trois câbles aux PADs identifiés LED Center connection.

Préparer et souder les quatre quarts

Sur une surface douce afin de ne pas endommager les LEDs, présentez face à face, et en prenant garde à bien vérifier l’annotation des quarts, le premier quart de PCB identifié : Led 0 to 49 à gauche, et le quatrième quart identifié : Led 150 to 199 à droite. Ici sera la seule fois où vous n’aurez que deux pontages à faire.

Pour rappel le signal DATA LED remonte et se termine dans le PCB central et ne doit absolument pas repartir dans DATA IN du premier Quart.

Comme précédemment pour le PCB central, déposez de la soudure entre le premier et quatrième quart uniquement sur les PADs GND et 5V. Ce double pontage est obligatoire pour votre sécurité même si cela fonctionne sans !

INFO : Nous avons conçu et fait fabriquer nos PCB (sans composants) en haute précision avec une décote de 0.2mm sur les contours en marge de sécurité, bien que cela ne devrait avoir aucune incidence, vous pouvez placer 4 épaisseurs de papier A4 (0.4mm) 80gr entre les quarts pour correspondre parfaitement aux dimensions intérieures de la cible ED110.

Munissez-vous de votre câble de section minimum de 1mm² pour les lignes 5V et GND. Pour la ligne DATA LED vous pouvez utiliser la même section, ou du câble de section inférieur car il y a très peu de courant transitant ici.

Vu l’espace entre deux PADs, il sera compliqué de conserver l’isolant de couleur, pas d’inquiétude, car de par sa conception, il sera impossible de créer un court-circuit, même si après les impacts répétés des fléchettes, le pontage détériore la couche supérieure de protection blanche entre les quarts.

Deux solutions, soit vous couper des petits bouts de 15mm, soit plus simple à mettre en œuvre, vous dénudez une grande longueur de câble que vous torsadez si c’est du multibrin, puis étamez l’ensemble. Soudez le câble d’un PAD à l’autre et coupez à l’aide d’une pince coupante de précision l’excédent à raz de la soudure.

Présentez maintenant les deux moitiés face à face et soudez deux pontages entre les quarts sur 5V et GND uniquement.

Ne pas faire de pontage entre DATA OUT et DATA IN !

Présentez ensuite le troisième quart (un des deux restant peu importe) puis réalisez un pontage entre les 3 PADs de soudure.

Ensuite, présentez le quatrième et dernier quart puis réalisez un pontage entre les 3 PADs de soudure.

Et pour finir, réalisez un pontage entre les 3 PADs de soudure entre le troisième et quatrième quart.

Schéma des pontages à effectuer.

Entrées alimentation et DATA LED

Munissez-vous d’un câble de section 1.5mm² rouge de la longueur la plus courte possible jusqu’à votre alimentation DC 5V ou votre Darts Controler Board . Dénudez-le sur 6mm, torsadez et étamez, puis soudez-le au PAD POWER IN : 5V.

Munissez-vous d’un câble de section 1.5mm² noir de la longueur la plus courte possible jusqu’à votre alimentation DC 5V ou votre Darts Controler Board. Dénudez-le sur 6mm, torsadez et étamez, puis soudez-le au PAD POWER IN : GND.

Munissez-vous d’un câble de section 0.3 à 0.5mm² jaune (ou autre, mais différent de noir et rouge) de la longueur nécessaire jusqu’au bornier 21 de votre carte ETX ou de la Darts Controler Board. Dénudez-le sur 6mm, torsadez et étamez, puis soudez-le au PAD POWER IN : DATA-IN.

Ne pas utiliser les trois pastilles au-dessus des gros PADs représentées par la flèche verte ci-dessus, c’est notre TEST PORT de contrôle qualité pour tester l’intégralité des LEDs avant l’envoi de votre commande. Il n’est pas dimensionné pour être utilisé.

Remontage de la cible avec les PCB

Replacez correctement dans leurs logements respectifs tous les segments de votre cible.

Pour terminer ce chapitre, placez l’ensemble des PCB LED ED110 TARGET BOARD à l’intérieur de la cible, les connecteurs bien en face des encoches, en maintenant à deux mains l’ensemble et en faisant attention de ne pas appliquer de force sur les connecteurs rapides, soutenez les cartes pour la pose dans la cible.

Il est peut-être utile de rappeler l’ordre de chaque couche d’éléments constituant votre cible une fois modifiée :