AquaPi 04 - la carte mère

Ceci est une nouvelle version de la carte mère de l’aquapi. Elle a été simplifiée et optimisée de manière à intégrer une conversion 12v vers 5v sans passer par un convertisseur step-down additionnel, et intègre des connecteurs Jacks pour faciliter les connections des éléments 12v pilotés par les relais 12v reliés à cette carte. Enfin elle est conçue pour être facilement intégrable dans un boîtier imprimé 3D, contrairement à la carte précédente qui n’était pas idéale pour une intégration dans un boîtier. Il y aura un billet dédié aux boîtier imprimé 3D pour tout le système ( cette carte et la carte des 4 relais 12v).

Matériel nécessaire

• La nouvelle carte, à faire imprimer (double couche) par n’importe quel fabriquant de PCB de votre choix en utilisant les fichiers GERBER zippés dans le Github du projet

• 2 leds 5mm, 1 rouge et une verte

• résistances: 2 * 470Ω + 1 * 4.7kΩ

• 1 capteur de température DS18B20 non étanche (format TO90)

• 1 barrette à souder 2*20 pins femelle pas 2,54mm pour Raspberry pi

• 1 connecteurs pin header mâle coudé (horizontal) 2.54mm: 1x7 pins (prendre 1 de 4 pins + 1 de 3 pins à mettre côte à côte): pour relier la carte aux relais

• 1 connecteur pin header mâle coudé (horizontal) 2.54mm: 1x3 pins: pour relier à la sonde de température étanche.

• 2 borniers à vis à souder 4 pins 2.54mm (ou bien 4 borniers 2 pins): ils servent à relier le PCB aux relais 12V

• 5 jack DC 3.5mm 3 points (1 pour l’alimentation 12v, et 4 autres pour relier les appareils 12v aux 4 relais)

• 1 convertisseur DC/DC 12v->5v référence TSR 1-2450 (TRACO). Attention à ne pas prendre un LM7805 qui est un convertisseur linéaire avec un très mauvais rendement (40%) et qui chauffe énormément. Le TSR 1 est un convertisseur DC/DC à plage bien plus performant avec un rendement de 94%: aucun problème de chauffe ni de gaspillage électrique donc.

• 1 alimentation 12V CC, 2A (24W) suffisent si vous n’avez pas des km de leds à allumer, sinon prenez plus puissant.

• 10 câbles souples dupond femelle/femelle pour relier les pin headers coudés à la carte relais (7 câbles) et jack de la sonde de température étanche (3 câbles).

• 8 câbles souples pour relier les sorties relais de la carte aux relais 12v.

Soudure des composants

La soudure des composants sur la carte est très simple il suffit de se laisser guider par la sérigraphie. Seul le connecteur 220pin du Rapsberry se positionne sous la carte, tous les autres éléments sont au dessus. Je conseille de commencer par souder ce connecteur 220 pins, du moins avant de souder le connecteur coudé 3 pins à relier à la sonde de T° étanche: il va gêner la soudure du connecteur 2*20pin s’il est déjà en place.

Sinon pour les autres soudures, la bonne pratique consiste à souder d’abord les composants les plus petits en hauteurs (résistances, connecteurs coudés, DS18B20, borniers à vis, TSR-1, les 5 Jacks et pour finir les 2 leds. Tout doit être soudé à raz bord de la carte, même les leds.

Vérifiez que vous n’avez pas provoqué de court-circuit entre la masse et les +12V , +5V, +3.3V du circuit (par exemple avec une mauvaise soudure sur le minuscule DS18B20 … )

Assemblage

Il reste à relier les 2 cartes comme sur la photo. Pour comprendre comment fonctionne la carte relais, vous pouvez suivre ce guide sur l’article que j’avais rédigé relatif aux alimentation du système. Il faut aller directement au chapitre “Commandes 12v pilotées par le Raspberry pi” et ignorer la partie “Alimentation du Raspberry” puisqu’on n’utilise plus de convertisseur step-down. N’oubliez surtout pas de retirer le petit cavalier qui shunte les deux bornes VCC et JD-VCC sur le module de relais, sinon vous allez court-circuiter le +5V et le +3.3V ce qui va tuer le Raspberry à la seconde où il sera branché.

Les sorties 12V de la cartes sont à relier aux centre de chaque relais qui agit comme un interrupteur 3 points: quand il est au repos, le centre est relié sur la droite, et quand il est activé (on entend un “clac” caractéristique du relais) le centre 12V est alors relié à gauche.

Les 4 autres borniers sont à relier sur chaque relais soit à gauche (pour obtenir un fonctionnement “OFF” par défaut et “ON” quand le relais est activé), ou bien l’inverse pour un fonctionnement inverse ON par défaut et OFF quand le relais est activé.

Pour configurer le système ReefPi sur le Raspberry pi qui pilote les relais, suivez le chapitre “Configuration du système reef-pi” du guide cité plus haut.

Remaque: pour relier la sonde de température étanche à la carte je n’ai pas prévu un connecteur Jack Audio stéréo à souder sur la carte car ils sont vraiment galère à trouver: on va se contenter d’un connecteur jack audio stéréo à monter en surface qui sera vissé sur le boîtier imprimé 3D.

Attention Il est impératif d’éteindre le Raspberry pi AVANT de brancher ou débrancher le câble audio jack relié à la sonde de température, car il créé des micros courts-circuits lors du branchement entre l’alim 3.3v et la masse, ce que le Raspberry pi ne va pas du tout aimer s’il est allumé lors de la manip (provoque un reboot) …

Lorsque tout est en place, vous pouvez donc brancher l’alim 12V et attendre que Raspberry démarre. La Led verte allumée signifie que le serveur WEB est démarré (si vous avez bien suivi le guide de configuration ReefPi). Vous pouvez alors depuis votre smartphone vous amuser contrôlez les relais 12V, et programmer des allumage/extinctions automatiques.