Achevé d’imprimer © 2011 Franzis Verlag GmbH, 85586 Poing www.elo-web.de Auteur : Thomas Riegler et Burkhard Kainka ISBN 978-3-645-10062-5 Cette notice est une publication de la société Conrad Electronic GmbH, Klaus-Conrad-Straße 1, D-92240 Hirschau/Allemagne Tous droits réservés, y compris pour une restitution photomécanique et la conservation sur supports électroniques.
Table des matières 1 Introduction 5 2 Composants 6 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 6 6 7 7 8 9 10 11 3 4 Pile Résistances Condensateur céramique Condensateur électrolytique DEL Transistor Diode Circuit de commutation intégré (IC) Principes du brasage 12 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 12 12 13 16 17 18 Qu’est-ce que le brasage? Le fer à souder Set de brasage Joints soudés trop chauds ou trop froids Le bon outil Avant de commencer le brasage Le brasage 19 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.
.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.
1 Introduction D’innombrables kits de circuits électroniques à souder soi-même sont proposés dans le commerce spécialisé. Pour pouvoir travailler avec ceux-ci, il faut savoir se servir du fer à souder. Ce pack pédagogique vous aidera pas à pas à percer les mystères du soudage. Vous apprendrez par des exercices progressifs comment souder différents composants et comment concevoir puis monter des circuits complets.
2 Composants 2.1 Pile La pile se branche à chaque circuit en respectant la polarité. Pinces à bornes rouge pour la borne positive (+) et noire pour la borne négative de la batterie (-). Les deux fils sont à souder conformément à la polarité exigée. Figure 1 : Symboles d’une pile 2.2 Résistances Les résistances comptent parmi les composants électroniques les plus simples. Leurs inscriptions suivent un code de couleurs composé de trois anneaux qui se lisent du côté vers le centre.
Figure 3 : Résistance Figure 4 : Symboles d’une résistance 2.3 Condensateur céramique Le condensateur est un autre composant électronique important. Il existe en deux modèles. Le plus simple est le petit condensateur céramique rond et plat. Il est protégé contre les inversions de polarité. Les capacités sont exprimées en farad (F). Les inscriptions sur le condensateur céramique suivent un code chiffré. 104 correspond à 10 x 104, c’est-à-dire 100.000 picofarad (pF).
ment plus court. Si le condensateur électrolytique est monté avec la mauvaise polarité, il est détruit. Le marquage est en langage clair. Figure 7 : Symboles d’un condensateur électrolytique Figure 8 : Le condensateur électrolytique doit se monter en respectant la polarité. 2.5 LED Respecter systématiquement la polarité lors de la mise en place d’une diode lumineuse. La DEL a deux fils de raccordement de 2 longueurs différentes. Le plus long est le pôle positif, on l’appelle l’anode (A).
Figure 9 : Une LED doit toujours se monter en respectant la polarité. Figure 10 : Symboles d’une LED 2.6 Transistor Le transistor amplifie les faibles courants. Ses raccordements sont appelés émetteur (E), base (B) et collecteur (C). Le logement cylindrique est aplati sur une face. C’est là qu’est imprimée la désignation du type. Si l’on regarde le transistor avec les raccordements dirigés vers le bas et de façon à pouvoir lire les inscriptions, l’émetteur se situe à gauche. La base est au centre.
Figure 12 : Symboles d’un transistor NPN 2.7 Diode Une diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens; dans l’autre, elle le coupe. On peut se la représenter comme un clapet anti-retour en technique d’installation hydraulique. Les diodes traditionnelles ont, tout comme les résistances, une forme cylindrique. Leur pôle négatif (cathode) est marqué d’un trait. Les diodes CMS sont très petites. Sur leur face supérieure figure une inscription constituée d’une lettre et d’un chiffre.
Figure 14 : Les diodes CMS sont très petites. 2.8 Circuit de commutation intégré (IC) Le pack contient un IC de type LM358 en montage CMS. Il faut prendre en compte le sens de montage lors du brasage de l’IC. Il faut éviter l’inversion des polarités car ceci pourrait détruire le composant. La broche 1 est marquée par un point sur la partie supérieure du boîtier.
3 Principes du brasage 3.1 Qu’est-ce que le brasage? Le brasage est, en électrotechnique, l’une des principales manières de réaliser des connexions. Le brasage vous permet de créer une connexion électrique inamovible. Pour cela, vous reliez à l’aide d’un métal d’apport de brasage fondu (liant) deux pièces métalliques, par ex. une platine sur laquelle vous soudez un composant électronique. Le métal d’apport de brasage a un point de fusion plus bas que les métaux à souder.
Fers à souder universels Les fers à souder universels sont un peu plus gros. Leur puissance varie entre 20 et 40 Watt. Ils sont particulièrement adaptés aux loisirs et à l’artisanat. Ils permettent également d’effectuer de très bonnes brasures dans le domaine de l’électrotechnique. Ils constituent le premier choix si vous souhaitez assembler des kits électroniques allant de simples à moyennement difficiles.
Hormis le fer à souder, vous aurez également besoin de quelques accessoires pour pouvoir exécuter votre brasage. Par exemple le.support pour fer à souder. Il sert à poser le fer à souder en toute sécurité. Il se compose d’un pied statique et d’une solide tige de métal enroulée dans laquelle vous posez le fer à souder lorsque vous ne vous en servez pas. L’éponge compte parmi les accessoires les plus importants, et pourtant parmi les plus simples.
Figure 18 : Support statique pour fer à souder avec une éponge pour le nettoyage des pannes Figure 19 : Une troisième main permet un bon placement de la platine et une brasure commode. Figure 20 : Des auxiliaires de brasage avec loupe maintiennent également la platine.
Figure 21 : Pompe à dessouder (réf. N°: 588502-62) pour enlever l’alliage excédentaire 3.4 Joints soudés à température trop haute ou trop basse Une brasure parfaite se reconnaît à son aspect joliment brillant. Par contre, un joint sec a un aspect mat et souvent aussi une surface irrégulière. Un joint sec se reconnaît également lorsqu’il manque le petit bourrelet situé tout autour, ou qu’il est à peine formé. Les joints secs n’ont qu’une médiocre résistance mécanique.
Figure 22 : Les soudures correctement réalisées brillent et ont une surface lisse. 3.5 Le bon outil Pour bien souder, il faut être bien équipé. Nous recommandons le set de soudure pour débutants avec fer à souder de 15 W disponible chez Conrad (réf.: N°: 588292-62). Il contient, en plus d’un fer à souder de 15 W, deux pannes, de l’alliage de soudure, un support et une pompe à dessouder.
Figure 23 : Le set pour débutants (réf.: N°: 588292-62) contient tout ce qu’il faut pour apprendre à souder. 3.6 Avant de commencer le brasage On ne peut réussir des soudures parfaites que si les pannes sont maintenues propres en permanence. Essuyez-les régulièrement à une éponge humide. Ce faisant, vous débarrassez la panne de la soudure excédentaire. Figure 24 : Au fil du temps, de la soudure s’accumule sur la panne, ce qui complique considérablement les soudures suivantes.
4 La soudure 4.1 Etamer le fil Les fils à fins filaments sont difficiles à braser car leurs filaments se dispersent dans toutes les directions lors de la soudure. Les extrémités des attaches de batteries vous montrent à quoi doivent ressembler des fils parfaitement étamés. Couper les parties étamées et dénuder les fils à environ 5 mm. Torsader les filaments de façon régulière avec les doigts. Le fil gagne ainsi en stabilité. Chauffer une extrémité du fil avec le fer à souder et appliquer un peu de soudure.
4.2 Souder les fils Pour que les deux fils conservent leur position pendant l’opération de brasure et que vous ayez les deux mains libres pour souder, les tendre dans la troisième main et les mettre en position. Pour finir, chauffer simultanément avec la panne les deux extrémités du fil. Il faut ensuite appliquer l’alliage en le plaçant sur le joint chauffé. Cette opération de brasage doit être rapidement conduite afin que le fil ne chauffe pas trop et que son isolation ne soit pas endommagée.
Exercez-vous en pliant des bouts de fils préalablement dénudés de quelques millimètres aux deux extrémités. Figure 29 : Le fil est plié à l’aide d’une pince plate. Figure 30 : Pour les composants électriques, il ne faut pas plier les fils à l’extrémité immédiate de la bobine. 4.4 Souder les fils de liaison sur trame verticale Pour le montage de circuits que l’on a soi-même conçus, il existe deux types de platines universelles qui sont déjà pourvues de la couche de cuivre nécessaire à la brasure.
dénudée de l’un des fils sur une des surfaces de contact, chauffer le fil et le joint avec la panne et appliquer un peu d’alliage. Veiller à ne pas déborder sur les surfaces à braser avoisinantes. Ce risque existe si vous appliquez trop d’alliage ou si vous ne tenez pas la panne exactement à l’endroit précis. Ne prendre que quelques secondes pour chauffer le joint et le bout de fil. L’alliage fond très rapidement. On ne peut atteindre une bon raccordement par brasage que si l’alliage a correctement fondu.
Figure 31 : Souder des fils de liaison à la trame verticale latérale 4.5 Souder les fils de liaison sur trame à points Lorsque vous soudez des fils de liaison sur une trame à points, vous passez les extrémités des fils à braser à travers les ouvertures de la partie en grille perforée de la platine d’exercice. La spécificité : Autour de chaque ouverture se trouve un petit anneau métallique isolé de ceux qui se trouvent à côté. On l’appelle un œil.
Figure 32 : Il faut appliquer la panne et l’alliage exactement sur l’œil. Le brasage ne doit durer que quelques secondes. 4.6 Souder les fils de liaison sur une trame à points – Variante 2 Les platines contenues dans le pack sont recouvertes sur une seule face comme celles de la plupart des kits de soudage. Les éléments doivent être introduits par la face inférieure. Ne dépassent alors des yeux que les pattes longues des composants ou les extrémités de nos fils de liaison.
Figure 33 : Pour que les éléments insérés par le dessous ne ressortent pas pendant le brasage, il faut plier légèrement vos pattes de côté. Figure 34: Pour souder, on retourne la platine. 4.7 Dessouder les fils de liaison latéraux Le dessoudage s’apprend. Là aussi, le fer à souder doit être chauffé à température de service. Commencez par les fils de liaison soudés dans l’ex. 4 à la trame verticale située latéralement. Calez la platine dans la troisième main.
Veiller en dessoudant à ne pas toucher les joints ou les composants avoisinants avec le fer chaud. Menez le dessoudage rapidement. En 5 secondes vous devez avoir dessoudé une extrémité de fil. Figure 35 : Tout en chauffant une brasure, on tire légèrement sur le fil avec les doigts jusqu’à ce qu’il se détache. 4.8 Dessouder les fils de liaison Procédez en substance comme dans l’exercice 4.7. La seule différence est que les travaux demandent plus de précision.
Figure 36 : Dans cette variante aussi, il faut tirer légèrement sur le fil tout en chauffant. 4.9 Circuit DEL simple : Préparations Pour le premier circuit, vous ne devez braser selon le schéma de connexion que le clip de batterie, une résistance et une diode. En dépit de la simplicité du circuit, on se demande tout d’abord comment le transférer sur la platine. Il suffit d’une simple esquisse manuelle pour continuer. Nous décidons de monter le circuit sur la trame verticale située sur le côté.
Figure 37 : Schéma d’un circuit DEL simple Figure 38 : Réalisez à la main une petite esquisse du plan de connexion, qui vous permettra de savoir où et comment souder les différents composants. 4.10 Circuit DEL simple Avec l’esquisse précédemment réalisée, vous pouvez maintenant passer au brasage. Commencez par la résistance. C’est un composant sensible et on doit le manipuler comme un fil de liaison.
l’anode de la diode directement à la trame verticale située à côté de la résistance. Vous souderez la cathode à l’une des rainures voisines. Veillez en soudant à ce que les ouvertures inférieures des segments de la trame restent libres. Passez le fil positif rouge du clip de batterie à travers l’ouverture de la rainure à laquelle vous aurez soudé la patte gauche de la résistance. Dans l’ouverture restée libre du segment auquel est soudée la cathode de la LED, vous passerez le fil négatif noir.
Figure 40 : Sur les deux surfaces extérieures de contact, les fils du clip de batterie doivent être passés à travers les deux ouvertures encore libres puis soudés. Figure 41 : Enfin, souder avec une bonne quantité d’alliage la liaison entre résistance et LED.
Vous aurez certainement remarqué au cours de votre premier exercice de dessoudage qu’il reste de l’alliage sur le joint après dessoudage d’un composant ou d’un fil de liaison. La plupart du temps il s’accumule dans l’ouverture, rendant impossible le passage d’autres fils de contact. La pompe à dessouder permet de continuer. Il faut d’abord l’amorcer. Pour cela, appuyer sur le piston roulant vers le bas jusqu’à ce qu’il s’enclenche.
Figure 43 : En une seule utilisation de la pompe à dessouder, l’alliage de liaison est enlevé. 4.11 Souder une diode CMS CMS signifie „composant monté en surface“. Les composants CMS n’ont la plupart du temps pas de fils et se soudent directement à la platine. De plus, ils sont extrêmement petits. La diode CMS 1N4148 contenue dans le cours de soudage ne mesure que 3 mm, bornes latérales comprises. Le corps du composant ne mesure quant à lui qu’à peine 1,5 mm.
Placez la diode CMS à l’aide d’une pincette sur la surface de montage et continuez à la tenir pendant que vous la fixez avec le fer à souder. Puis chauffez pendant une seconde la diode du côté du pad pré étamé. La diode CMS est ainsi soudée sur un côté. Enfin, soudez la seconde extrémité de la diode comme vous savez déjà le faire. Là non plus, le soudage ne doit pas excéder une seconde. Figure 44 : Tout d’abord, étamer un pad avec un peu d’alliage.
Figure 46 : Pendant que vous maintenez la diode CMS en place à l’aide d’une pincette, chauffez le pad pré étamé et la borne de la diode qui y repose. Figure 47 : Enfin, souder la deuxième extrémité en appliquant un peu d’alliage. 4.12 Souder un amplificateur opérationnel CMS Les ICs CMS comme l’amplificateur opérationnel LM358 se soudent de la même façon que les petites diodes CMS. Comme ils sont plus gros, c’est plus facile. Tout d’abord, étamer un pad de la zone IC sur la platine avec un peu d’alliage.
sur la platine, de façon à ce que les bornes reposent exactement sur les surfaces de contact. Tout en continuant à maintenir l’IC en position avec la pincette, chauffez la connexion sur le pad pré étamé. L’IC CMS est à présent fixé. Brasez les autres connexions chacune à son tour en positionnant précisément la panne et en appliquant un peu d’alliage. Veillez à ne pas créer de liaison conductrice entre les connexions voisines.
Figure 49 : Tout d’abord, pré étamer un pad. Figure 50 : Les connexions doivent être soudées individuellement.
4.13 Brasage de composants très rapprochés Cet exercice vous fait entrer progressivement dans le montage d’un circuit à transistor. Si tous les éléments du début sont montés dans la position demandée à la fin, vous arriverez pas à pas à un circuit complet. Parfois des composants isolés doivent être soudés de façon très rapprochées les uns des autres, ou bien leurs connexions exigent d’être soudés dans les perçages ou les yeux situés juste à côté.
Figure 52 : En travaillant du centre vers les côtés, les soudures très rapprochées se réalisent sans problème. Figure 53 : Les composants majeurs (comme ici les DELs) se soudent sur les yeux proches d’une main sûre.
4.14 Brasage de composants électriques sensibles Les transistors et les ICs sont les composants sensibles qui ne doivent pas être chauffés trop longtemps car cela les détruirait. Il s’agit ici de braser de façon rapide et précise. Plus vite vous parviendrez à braser la broche de composants sensibles, moins ceux-ci subiront d’action thermique. Une brasure devrait se mener en 2–3 secondes. Lors du montage d’un transistor ou d’un IC, veillez à respecter le sens de montage.
4.15 Réparer les courts-circuits provoqués par le brasage Dans le cas de points de brasure, de composants, de fils de liaison etc. très rapprochés, il peut arriver qu’une liaison conductrice soit créée par l’alliage au cours du brasage. Ce n’est pas pour autant que le circuit est détruit. Vous pouvez encore réparer le circuit en ôtant l’alliage intempestif. La manière la plus simple de l’enlever dépend de la quantité et de la position. La pompe à dessouder permet de continuer.
Figure 57 : Les amas d’alliage s’enlèvent en les chauffant et en les aspirant avec la pompe à dessouder. Figure 58 : Ici, l’alliage court-circuite deux trames verticales. Pour enlever un peu d’alliage on utilise le fer à souder.
Figure 59 : Les derniers résidus partent en les grattant avec un tournevis de précision ou une aiguille. 4.16 Achever le circuit à transistor Après avoir soudé les résistances, les DELs et le transistor sur la platine, il ne manque plus que le clip de batterie, quelques fils de liaison et un interrupteur. Vous construirez ce dernier à partir de deux morceaux de fil que vous ne souderez qu’à seule extrémité au circuit. Dénudez légèrement les extrémités libres.
Figure 60 : Le circuit terminé 4.17 Vérifier le circuit et raccourcir les surlongueurs Avant de mettre le circuit en service, contrôlez visuellement si tous les éléments sont correctement montés et qu’aucune brasure n’a été oubliée. Ensuite seulement, raccourcissez les surlongueurs des fils de liaison des composants avec une pince coupante. Laissez environ 1 mm de surlongueur au verso de la platine.
Figure 61 : Les surlongueurs des fils doivent être ôtées à la pince plate une fois que le circuit a été achevé et contrôlé. Figure 62 : Les pattes raccourcies doivent dépasser de 0,5–1 de la platine. Figure 63 : Les fils de raccordement doivent être sectionnés juste au-dessus des points de brasage. 4.18 Enlever les composants multiples Les composants simples comme les fils de liaison ou les résistances s’élèvent sans problème.
d’enlever le composant quand l’alliage entre en fusion. La pompe à dessouder est ici indispensable. Commencez par chauffer l’un des joints soudés des trois connexions du transistor et tenez la pompe prête à côté de la surface de travail. Sitôt que l’alliage se liquéfie, déclenchez la pompe, ce qui aspirera une partie de l’alliage. Répétez l’opération jusqu’à ce que le perçage ne comporte plus d’alliage. Puis occupez-vous des deux autres connexions.
Figure 66 : Pour plusieurs passages, l’alliage s’élimine en totalité des trois points de brasage à l’aide de la pompe. 4.19 La pièce maîtresse Montez vous-mêmes un circuit crépusculaire conformément au plan reproduit ci-dessous. Ce circuit vous permet de retravailler tout ce que vous avez appris tout au long de ce cours de soudage. Ceci comprend: comment mettre le circuit sur la platine, comment monter et souder correctement DELs, transistor, IC CMS et diode CMS.
Figure 67 : Schéma de l’interrupteur crépusculaire Figure 68 : Le circuit terminé doit ressembler à peu près à cela. 4.20 Autres circuits Les composants contenus dans le pack d’apprentissage de soudage vous permet de souder de nombreux autres circuits, comme par ex. la plupart des circuits des calendriers de l’avent de Conrad Electronic des années 2008, 2009 et 2010. Vous pouvez télécharger la documentation sur ces circuits en allant sur http://www.eloweb.de/ergaenzungen.
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