19/03/2020.

Pourquoi utiliser un logiciel pour circuit imprimé ?

Jusqu’à présent, j’ai fabriqué pas mal de circuits imprimés, principalement pour l’éclairage des voitures, mais aussi pour des locomotives, sans parler de mes activités professionnelles. Pour cela, j’avais il y a très longtemps utilisé le logiciel Orcad, à l’époque de MS-DOS ! Mais, finalement, j’avais préféré AutoCAD, que je pouvais programmer à ma guise, tant pour les schémas que pour les circuits eux-mêmes. Cela ne posait pas de problème, tant que je réalisais les circuits moi-même.

Mon opinion a quelque peu changé, pour plusieurs raisons :

Pour utiliser des services professionnels, il faut fournir des documents professionnels. Cela implique d’utiliser un logiciel qui produise des fichiers standard pour la fabrication des circuits imprimés, à savoir Gerber pour les cartes elles-mêmes, et Excellon pour les perçages.

Voilà pourquoi j’ai décidé de me mettre à KiCad, logiciel gratuit de conception de circuits imprimé. Gratuit, certes, mais suffisamment puissant pour produire des fichiers de qualité professionnelle.

Le processus de conception

Le processus classique de conception se déroule comme suit :

Je vais vous décrire dans ce qui suit mes premiers pas, mes difficultés et aussi les quelques critiques que j’ai à formuler dans l’utilisation de ce logiciel. Je précise que je me suis lancé sans trop consulter la documentation (c’est un tort !), et que j’ai peut-être raté des astuces qui m’auraient facilité la vie.

Premiers pas

Pour débuter, j’ai choisi de refaire des circuits d’éclairage de voiture déjà dessinés avec AutoCAD. En effet, j’utilise ce dernier pour l’étude d’implantation : plan de la voiture, distribution des compartiments. Généralement, je place une LED par compartiment, plus une à chaque extrémité pour les toilettes et les plateformes.

La première question a été de trouver la manière d’utiliser ce plan dans KiCad pour l’implantation précise des composants.

Généralement, l’implantation des composants d’un circuit se fait sur une grille au pas anglo-saxon de 1/10 de pouce, soit 2,54 mm, ou des sous-multiples. Mais dans l’application qui m’intéresse, ce n’est pas le cas : je veux respecter la position précise des points d’éclairage, d’autant plus que certaines voitures sont pourvues d’un « faux plafond » percé à l’emplacement exact des compartiments.

Travail préliminaire

Note : ce travail n’est pas indispensable, on peut très bien faire un croquis à main levée et y porter toutes les cotes nécessaires.

Prise d’une photo de la voiture vue de dessus

Il s’agit de la B10 OCEM FL Models World. La photo doit être prise le plus soigneusement possible : axe de visée bien perpendiculaire, point de vue le plus éloigné possible, téléobjectif, pour minimiser les effets de perspective.

Remarque : il ne faut pas se fier absolument à la photo, car des différences de dimensions peuvent apparaître entre les deux extrémités. D’où la nécessité de la prise de cotes directement sur le modèle réduit.

Photo de la voiture ouverte vue du dessus

La dimension indiquée (195,7) me permet de déterminer, par une simple règle de trois basée sur les pixels, la largeur de l’image en millimètres (286,0), dans le but de l’importer à sa taille exacte dans AutoCAD.

Utilisation de la photo dans AutoCAD

Après importation de la photo, je commence par tracer les lignes importantes : compartiments, toilettes, ouvertures, etc. Dans la suite, je ne montre qu’un extrait pour plus de lisibilité.

Dessin des compartiments sur la photo de la voiture

Ensuite, je place les points d’éclairage et leurs axes, y compris pour les toilettes, pour lesquelles il faudra pratiquer une ouverture. Je repère aussi le ou les emplacements possibles pour le condensateur anti-clignotement. Ce plan me permet d’estimer que je pourrai en cas de besoin utiliser un composant de diamètre 8 mm, ce qui correspond à une capacité de 220 µF / 25 V. Je me contente généralement de 100 µF, surtout si toutes les roues captent le courant, comme c’est le cas ici.

Placement des composants sur la photo de la voiture

Enfin, je dessine le contour de la future réglette (en bleu clair). L’image de la voiture a été rendue invisible pour améliorer la lisibilité. On remarque les encoches destinées à recevoir les lames de prise de courant en provenance des bogies.

Dessin du contour de la réglette sur la photo de la voiture

Notez que j’ai déplacé le dessin pour mettre l’origine au point indiqué, sur l’axe horizontal et au bord de la carte. Ce sera utile pour l’importation dans KiCad.

Finalement, voici l’ensemble qui va être enregistré en DXF.

Dessin prêt à être importé dans KiCad

Ce qui compte surtout, ce sont les axes perpendiculaires, qui seront très utiles pour repérer la position des composants. Malheureusement, ce n’est pas le cas du condensateur, pour lequel le point d’insertion correspond à la broche positive. J’y reviendrai. Les cercles facilitent le repérage des centres.

Remarque : il est indiqué dans la documentation de KiCad que ce dernier n’accepte d’importer que des lignes simples (donc pas de polylignes) et que des arcs de cercle. Cependant, il est inutile de décomposer les polylignes : elles sont acceptées et directement transformées en lignes. Les textes sont acceptés, ainsi que les cotes, à condition pour ces dernières de les décomposer en textes et en lignes.