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Guide pratique pour Réussir son projet électronique


Guide pratique pour Réussir son projet électronique

Devant la diversité et la complexité des choix technologiques, ou par manque d’expérience, ou de connaissances, voir a cause des mauvaises pratiques… on est souvent amené à perdre un temps précieux, et également de l’argent, pour n’aboutir qu’à des résultats peu efficaces et mal optimisés.

Un cahier des charges imprécis, ou un traitement de ce dernier d’une manière illogique, sont des facteurs de risque importants qui empêchent de réussir un projet innovant et ambitieux.

Dans cet article nous allons essayer d’être objectif et professionnel pour proposer un guide pratique qui explique en plusieurs étapes comment traiter un cahier des charges et réussir son projet électronique a la perfection.

Pour s’approcher mieux de cette méthodologie voici les étapes à suivre.

  1. Analyse : S’il s’agit d’un projet personnel, il est très important de Dresser un cahier des charges qui décrit les caractéristiques du système, le budget…
  2. Extraction des données pertinentes: Poser autant de questions qu’il faut au client, à vous, pour mieux cerner la problématique.
  3. Schématisation: Établir un croquis (bloque) ou un schéma descriptif de votre circuit.
  4. Identification des composants.
  5. Saisie du schéma électronique: Dessinez votre schéma et la sur un logiciel de CAD, faites une révision de l’ensemble et configurer correctement les règles électriques sur votre logiciel de de travail.
  6. Simulation sur lab: Permet valider le concept avant de passer à la prochaine phase de développement.
  7. Révision du schéma: Une révision peut réduire les erreurs.
  8. Choix du boitier: choisir un boitier déjà disponible (ex: PACTEC) Sinon omettre cette étape et sauter à l’étape 9.
  9. Routage de la carte: respectez le (design rules) et les configurer a partir des caractéristiques de fabrication fournis par votre concepteur de carte PCB, et ne pas oublier de prendre en compte l’influence des perturbations externe (Les interférences électromagnétiques).
  10. Conception d’un boitier: si vous êtes en phase de prototypage ou pour un faible volume de production voir étape 8, sinon concevoir un moule pour une production en série de votre produit.
  11. Génération des fichiers de Fabrication nécessaire à la production.

 Prenant comme exemple le cahier des charges ci-dessous, pour mieux cerner cette méthodologie.

Télécharger le cahier des charges

Etape 2 : Extraire les données pertinentes   

Toutes les données nécessaires pour entamer l’étude et la conception. Vont venir  alimenter un tableau Excel à fur et à mesure qu’on avance dans le projet.

canevas vide d'extraction des données d'un cahier des charges
Exemple canevas Excel

La lecture minutieuse du cahier des charges permet l’extraction des données suivantes :

extraction des données d'un cahier des charges
Cliquez pour ouvrir dans Google spreadsheets

Etape 3 : Établir un schéma descriptif

Le schéma descriptif côté hardware, a pour but de décrie le comportement de votre système et l’interaction entre les différents étages.

Utilisez l’outil gratuit DIAGRAM pour dessiner ce schéma descriptif, à défaut utilisez simplement Excel.

schéma descriptif côté hardware
Schéma simplifier

Etape 4 : Identification des composants

Quand on développe des systèmes électroniques pour soit, on a tendance à utiliser ce qu’on a au font du tiroir, ou ce qu’on maîtrise le plus. Des solutions pour un client c’est une autre chose, il faut optimiser et être efficace dans la sélection des composants et la réduction des coûts.

Pour notre exemple, les uns vont se lancer tête baissée et utiliser le microcontrôleur qu’il maîtrisent le mieux(ex : PIC, ATMEGA ou autre), plus un module wifi (ex : ESP01), un DHT22 pour le capteur Humidité/Température.

Coté optimisation (coûts, encombrement, fiabilités, temps de développement…) on a perdu. Pour mieux partir avec des bases solides, voici ce qu’il faut prendre en compte:

  1. Il existe plusieurs plateformes de revendeur de composant électroniques, équipé de filtres et des bases de données avec des milliers voir des millions de références, qu’on peut utiliser pour identifier les composants a utiliser dans notre application.

Sans oublier les fabricants des composants, comme:

Microchip(Atmel), Texas instrument, Maximintegrated, Analog device, NXP, On-semiconductor, Renesas, Samtec

  1. Il faut s’assurer, que les composants utilisés pour le désign ne sont pas obsolètes. Pour éviter de tomber dans ce genre de piège, vérifiez dans le site du constructeur que le composant est dans l’état ACTIVE.

Une consultation de la documentation ou site du constructeur, peut nous informer sur le « componant product lifecycle »:

  • Active: se composant est toujours produit par le constructeur et disponible dans le marché.
  • Obsolète: se composant n’es plus produit, il est difficile de trouver des lignes d’approvisionnement. Sur une fiche technique on trouve la menions « NOT RECOMMENDED FOR NEW DESIGN« 
composant est dans l’état ACTIVE
  1. Un facteur important à prendre en compte c’est le respect du budget, ce qui implique une optimisation des coûts, sans pour autant perdre dans la qualité du produit (performance, fiabilité)
  2. S’assurer que les composants proviennent de sources fiables et ne sont pas contrefaits ou représentent des bugs de silicone (cas de circuit intégré).

Revenons à notre exemple, prenez le temps nécessaire, pour juger le pour et le contre pour chaque composant, et sélectionnez plusieurs dans la même catégorie pour mieux affiner votre choix.

Sur le site du fournisseur Digikey on cherche le microcontrôleur + front-end wifi.

fournisseur Digikey recherche barre
www.Digikey.com

Après avoir lancer la recherche, on obtient les résultats suivants:

Digikey filtres (statues: active, Prix...)

Le réglage des filtres (statues: active, Prix…) permet d’affiner les recherches, et offre un gain de temps considérable.

Comparatif entre plusieurs microcontrôleur pour un choix optimal

Une première lecture de la fiche technique ESP8285 été le premier choix comparer à l’ESP8286. Malgré la ressemblance au niveau caractéristiques, il existe un facteur décisif, la mémoire. l’ESP8285 intègre 4 Mbyte de mémoire flash, alors que l’autre requière une mémoire externe, ce qui implique une augmentation des coûts liés.

Si on procède de la même manière on aura un tableau des principaux composants requis pour ce projet.

Etape 5 : Dessins du schéma sur logiciel

Il existe plusieurs logiciel spécialisés dans ce domaine, open source, gratuits ou payant. On peut citer :

On utilisera Altium Designer pour la suite de cet article. Pour êtres efficace (Time Management) et ordonné, il est important de se préparer et de suivre les recommandations suivantes:

  1. Préparer une structure de fichier et de dossier pour mieux gérer vos documents
structure de fichier et de dossier
  1. Préparer les bibliothèques des composants (empreints et symboles). Si vous ne les avez pas par défaut sur votre logiciel de CAD, il faut les télécharger depuis des sites spécialisés comme:
  1. Divisez votre circuit en blocs fonctionnels, reste l’approche la mieux adaptée, pour dessiner un schéma lisible et facile à modifier.

4. La lecture minutieuse des fiches techniques et notes d’applications ainsi que le respect des règles. Permet la construction d’un système homogène et fiable.  Voici quelques un de ces règles :

  • Les décharges électrostatiques (ESD) : toujours prévoir des protections pour votre désigne.
  • La compatibilité électromagnétique : il est crucial pour garantir la qualité du circuit en cours de conception. Plusieurs techniques existent (filtrage…) pour minimiser et atténuer les effets néfastes des interférences électromagnétiques (EMI).
  • Un circuit résiliant à l’inversion de la polarité. Des résultats dangereux peuvent survenir. L’un des exemples les plus courants consiste à connecter une batterie inversée à un appareil électronique.
  • Dimensionnement thermique des composants pour assurer la stabilité thermique.
  • Les points de test permettent un ancrage facile des sondes de test sur le circuit. D’ou l’importance de les prévoir sur le schéma avant de procéder au routage.
  • Compatibilité électrique, découplage, couplage, adaptation d’impédance, niveau logique

Que vous meniez un projet à petite échelle ou grande échelle, une bonne conception peut vous éviter la perte de temps est  ressource.

La conception des circuits électroniques n’est pas facile, Garder le livre des règles ouvert, car chaque jour il y on a d’autres

Pour l’exemple du cahier des charges en cours, voici le schéma des différents blocs :

A SUIVRE…

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3 Commentaires

  1. Très bon article, c’est vraiment instructif.

  2. bon continuation et bon courage

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