Configuration d'un laboratoire à domicile

Afin de construire les circuits décrits dans ce volume, vous aurez besoin d'un petit espace de travail, ainsi que de quelques outils et fournitures essentielles. Cette section décrit la configuration d'un laboratoire d'électronique domestique.

Zone de travail

Une zone de travail doit être constituée d'un grand établi, d'un bureau ou d'une table (de préférence en bois) pour effectuer l'assemblage du circuit, avec une alimentation électrique domestique (120 volts CA) facilement accessible pour alimenter l'équipement de soudage, les alimentations et tout équipement de test. Les bureaux bon marché destinés à l'utilisation d'ordinateurs fonctionnent très bien à cet effet. Évitez un bureau à surface métallique, car la conductivité électrique d'une surface métallique crée à la fois un risque d'électrocution et la possibilité très nette de «courts-circuits» involontaires se développant à partir de composants de circuit touchant le plateau métallique. Les surfaces de paillasse en vinyle et en plastique doivent être évitées en raison de leur capacité à générer et à stocker d'importantes charges électrostatiques, qui peuvent endommager les composants électroniques sensibles. De plus, ces matériaux fondent facilement lorsqu'ils sont exposés à des fers à souder chauds et à des gouttelettes de soudure en fusion.

Si vous ne pouvez pas obtenir un établi en bois, vous pouvez transformer n'importe quelle forme de table ou de bureau en un seul en posant un morceau de contreplaqué sur le dessus. Si vous êtes raisonnablement qualifié avec les outils de menuiserie, vous pouvez construire votre propre bureau en utilisant du contreplaqué et des planches 2x4.

La zone de travail doit être bien éclairée et confortable. J'ai une petite radio installée sur mon propre établi pour écouter de la musique ou des nouvelles pendant que j'expérimente. Mon propre établi a une prise de courant et un ensemble d'interrupteurs montés en dessous, dans lesquels je branche tous les appareils de 120 volts. Il est pratique d'avoir un seul interrupteur pour éteindre tout puissance en cas de court-circuit accidentel !

Outils

Quelques outils sont nécessaires pour les travaux de base en électronique. La plupart de ces outils sont peu coûteux et faciles à obtenir. Si vous souhaitez maintenir le coût aussi bas que possible, vous voudrez peut-être les rechercher dans les friperies et les prêteurs sur gages avant de les acheter neufs. Comme vous pouvez le constater sur les photographies, certains de mes propres outils sont assez anciens mais fonctionnent néanmoins bien.

Tout d'abord dans votre collection d'outils, il y a un multimètre. Il s'agit d'un instrument électrique conçu pour mesurer la tension, le courant, la résistance et souvent d'autres variables. Les multimètres sont fabriqués à la fois en numérique et analogique former. Un multimètre numérique est préférable pour les travaux de précision, mais les compteurs analogiques sont également utiles pour acquérir une compréhension intuitive de la sensibilité et de la plage de l'instrument. Mon propre multimètre numérique est un Fluke modèle 27, acheté en 1987 :

Multimètre numérique

La plupart des multimètres analogiques vendus aujourd'hui sont assez bon marché et ne sont pas nécessairement des instruments de test de précision. Je recommande d'avoir des types de compteurs numériques et analogiques dans votre collection d'outils, de dépenser le moins d'argent possible sur le multimètre analogique et d'investir dans un multimètre numérique de bonne qualité (je recommande fortement la marque Fluke).

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Un instrument de test que j'ai trouvé indispensable dans mon travail à domicile est un détecteur de tension sensible , ou détecteur audio sensible , décrit dans des expériences presque identiques dans deux chapitres de ce volume de livre. Ce n'est rien de plus qu'un casque audio sensibilisé, équipé d'un atténuateur (contrôle du volume) et de diodes de limitation pour limiter l'intensité sonore des signaux forts. Son but est d'indiquer de manière audible la présence de signaux de tension de faible intensité, CC ou CA. En l'absence d'oscilloscope, c'est un outil des plus précieux, car il vous permet d'écouter à un signal électronique, et ainsi déterminer quelque chose de sa nature. Peu d'outils engendrent une compréhension intuitive de la fréquence et de l'amplitude comme celle-ci ! Je cite son utilisation dans de nombreuses expériences présentées dans ce volume, je vous encourage donc fortement à construire la vôtre. Deuxièmement, seulement pour un multimètre, c'est l'équipement de test le plus utile dans la collection de l'expérimentateur électronique à petit budget.

Détecteur de tension/audio sensible

Comme vous pouvez le voir, j'ai construit mon détecteur en utilisant des pièces de rebut (interrupteur électrique domestique/boîtier de prise pour le boîtier, section de cordon de lampe marron pour les cordons de test). Même certains des composants internes ont été récupérés à partir de la ferraille (le transformateur abaisseur et la prise casque provenaient d'une vieille radio, achetée en état de non-fonctionnement dans une friperie). Le tout, y compris les écouteurs, achetés d'occasion, ne coûte pas plus de 15 $ à construire. Bien sûr, on pourrait être beaucoup plus prudent dans le choix des matériaux de construction (boîtier métallique, câble de sonde de test blindé), mais cela n'améliorerait probablement pas ses performances de manière significative.

Le composant le plus influent en ce qui concerne la sensibilité du détecteur est l'ensemble casque :en règle générale, plus la cote « dB » du casque est élevée, mieux il fonctionnera à cet effet. Étant donné que les écouteurs n'ont pas besoin d'être modifiés pour être utilisés dans le circuit du détecteur et qu'ils peuvent en être débranchés, vous pourriez justifier l'achat d'écouteurs plus chers et de haute qualité en les utilisant dans le cadre d'un système de divertissement à domicile (audio/vidéo). .

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Une planche à pain sans soudure est également essentielle , parfois appelée carte de prototypage ou proto-carte . Cet appareil vous permet de joindre rapidement des composants électroniques les uns aux autres sans avoir à souder les bornes et les fils des composants ensemble.

Planche à pain sans soudure

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Lorsque vous travaillez avec du fil, vous avez besoin d'un outil pour « dénuder » l'isolant en plastique des extrémités afin que le cuivre nu soit exposé. Cet outil s'appelle un dénudeur de fils , et c'est une forme spéciale de pince avec plusieurs trous tranchants dans la zone de la mâchoire dimensionnés juste pour couper à travers l'isolant en plastique et non le cuivre, pour une multitude de tailles de fils, ou jauges . Voici deux tailles différentes de pinces à dénuder :

Pince à dénuder

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Afin d'établir des connexions rapides et temporaires entre certains composants électroniques, vous avez besoin de fils de connexion avec de petites pinces « mâchoire d'alligator » à chaque extrémité. Ceux-ci peuvent être achetés complets ou assemblés à partir de clips et de fils.

Câbles de connexion (tels que vendus par Radio Shack)

Cavaliers (faits maison)

Les câbles de démarrage faits maison avec de grandes pinces crocodiles non isolées (métal nu) peuvent être utilisés tant que l'on prend soin d'éviter tout contact involontaire entre les pinces nues et tout autre fil ou composant. Pour une utilisation dans des circuits de planche à pain encombrés, les fils de cavalier avec des clips isolés (recouverts de caoutchouc) comme le cavalier montré de Radio Shack sont de loin préférables.

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Pince à long bec sont conçus pour saisir de petits objets et sont particulièrement utiles pour pousser les fils dans les trous tenaces de la planche à pain.

Pince à bec effilé

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Aucun ensemble d'outils ne serait complet sans tournevis, et je recommande une paire complémentaire (3/16 pouces fendue et #2 Phillips) comme point de départ pour votre collection. Vous trouverez peut-être utile plus tard d'investir dans un jeu de tournevis de bijoutier pour travailler avec de très petites vis et des réglages de tête de vis.

Tournevis

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Pour les projets impliquant l'assemblage ou la réparation de cartes de circuits imprimés, un petit fer à souder et une bobine de soudure « colophane » sont des outils essentiels. Je recommande un fer à souder de 25 watts, pas plus gros pour les circuits imprimés, et la soudure la plus fine que vous puissiez trouver. N'utilisez pas de soudure « à noyau acide » ! La soudure à noyau acide est destinée au soudage de tubes en cuivre (plomberie), où une petite quantité d'acide aide à nettoyer le cuivre des impuretés de surface et à fournir une liaison plus forte. S'il est utilisé pour des travaux électriques, l'acide résiduel provoquera la corrosion des fils. De plus, vous devez éviter les soudures contenant du plomb métallique , optant à la place pour la soudure en alliage d'argent. Si vous ne portez pas déjà de lunettes, une paire de lunettes de sécurité est fortement recommandée pendant le soudage, pour éviter que des morceaux de soudure en fusion ne tombent accidentellement dans vos yeux si un fil se détache du joint pendant le processus de soudure et projette des morceaux de soudure vers vous.

Fer à souder et brasure ("Rosin Core")

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Les projets nécessitant l'assemblage de gros fils par soudure nécessiteront une source de chaleur plus puissante qu'un fer à souder de 25 watts. Un pistolet à souder est une option pratique.

Pistolet à souder

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Les couteaux, comme les tournevis, sont des outils essentiels pour toutes sortes de travaux. Pour des raisons de sécurité, je recommande un couteau « utilitaire » à lame rétractable. Ces couteaux sont également avantageux pour leur capacité à accepter des lames de remplacement.

Couteau utilitaire

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Les pinces autres que le type à bec effilé sont utiles pour le montage et le démontage du châssis des appareils électroniques. Deux types que je recommande sont slip-joint et joint réglable ("Channel-lock").

Pinces à joint coulissant

Pinces à joint réglable

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Le forage peut être nécessaire pour l'assemblage de grands projets. Bien que les perceuses électriques fonctionnent bien, j'ai découvert qu'une simple perceuse à manivelle fait un travail remarquable pour percer le plastique, le bois et la plupart des métaux. C'est certainement plus sûr et plus silencieux qu'une perceuse électrique, et coûte un peu moins cher.

Perceuse à main

Comme l'indique l'usure de ma perceuse, c'est un outil souvent utilisé dans ma maison !

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Certaines expériences nécessiteront une source de signaux de tension audiofréquence. Normalement, ce type de signal est généré dans un laboratoire d'électronique par un appareil appelé générateur de signal ou générateur de fonction . Bien que la construction d'un tel appareil ne soit pas impossible (ni difficile !), elle nécessite souvent l'utilisation d'un oscilloscope pour un réglage fin, et les oscilloscopes sont généralement en dehors de la plage budgétaire de l'expérimentateur domestique. Une alternative relativement peu coûteuse à un générateur de signaux commercial est un clavier électronique du type musical. Vous n'avez pas besoin d'être un musicien pour en utiliser un dans le but de générer un signal audio (appuyez simplement sur n'importe quelle touche du tableau !), et ils peuvent être obtenus assez facilement dans les magasins d'occasion pour un prix nettement inférieur au prix neuf. Le signal électronique généré par le clavier est acheminé vers votre circuit via un câble pour casque branché sur la prise « casque ». Plus de détails concernant l'utilisation d'un « clavier musical comme générateur de signaux » peuvent être trouvés dans l'expérience de ce nom au chapitre 4 (AC).

Fournitures

Le fil utilisé dans les planches à pain sans soudure doit être en cuivre massif de calibre 22. Des bobines de ce fil sont disponibles dans les magasins de fournitures électroniques et dans certaines quincailleries, dans différentes couleurs d'isolation. La couleur de l'isolation n'a aucune incidence sur les performances du fil, mais différentes couleurs sont parfois utiles pour les fonctions de « codage couleur » dans un circuit complexe.

Bobine de fil de cuivre massif de calibre 22

Notez comment le dernier 1/4 de pouce environ du fil de cuivre dépassant de la bobine a été « dépouillé » de son isolation en plastique.

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Une alternative à la construction de circuits de maquette sans soudure est le wire-wrap , où un fil de cuivre solide de calibre 30 (très fin !) est étroitement enroulé autour des bornes des composants insérés à travers les trous d'une carte en fibre de verre. Aucune soudure n'est requise et les connexions réalisées sont au moins aussi durables que les connexions soudées, voire plus. L'enroulement du fil nécessite une bobine de ce fil très fin et un outil d'emballage spécial, le plus simple ressemblant à un petit tournevis.

Wire-wrap Wire and Wrapping Tool

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Un gros fil (calibre 14 et plus) peut être nécessaire pour construire des circuits qui transportent des niveaux de courant importants. Bien que le fil électrique de pratiquement n'importe quel calibre puisse être acheté sur des bobines, j'ai trouvé une source très peu coûteuse de fil de cuivre toronné (flexible), disponible dans n'importe quelle quincaillerie :des rallonges bon marché. Généralement composées de trois fils de couleur blanche, noire et verte, les rallonges sont souvent vendues à des prix inférieurs au prix de vente au détail du fil constitutif seul. Cela est particulièrement vrai si le cordon est acheté en solde ! De plus, une rallonge vous fournit une paire de connecteurs 120 volts :mâle (fiche) et femelle (prise) qui peuvent être utilisés pour des projets alimentés en 120 volts.

Rallonge, dans l'emballage

Pour extraire les fils, coupez soigneusement la couche extérieure d'isolant en plastique à l'aide d'un couteau tout usage. Avec de la pratique, vous constaterez peut-être que vous pouvez décoller l'isolant extérieur en y faisant un raccourci à une extrémité du câble, puis en saisissant les fils d'une main et l'isolant de l'autre et en les séparant. Ceci est, bien sûr, bien préférable à la coupe de toute la longueur de l'isolation avec un couteau, à la fois pour des raisons de sécurité et pour éviter de couper l'isolation des fils individuels.

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Au cours de la construction de nombreux circuits, vous accumulerez un grand nombre de petits composants. Une technique pour garder ces composants organisés consiste à les conserver dans une boîte « organisateur » en plastique comme celle utilisée pour le matériel de pêche.

Boîte de composants

Dans cette vue de l'un de mes boîtiers de composants, vous pouvez voir de nombreuses résistances de 1/8 watt, des transistors, des diodes et même quelques circuits intégrés à 8 broches ("puces"). Les étiquettes pour chaque compartiment ont été faites avec un marqueur à encre permanente.