Carte mère du Shruthi-1

Schéma et PCB

Cette carte mère contient le microcontrôleur principal (Atmel ATMega644p), les contrôles (potentiomètres / boutons / DELs), l’afficheur LCD et l’interface MIDI. Elle est alimentée par une alimentation 5V régulée placée sur la carte filtre.

Voici une vue de la carte :

Elle contient des composants des deux côtés – il n’y a toutefois pas de chevauchement entre les parties contenant des composants sur le recto et sur le verso – ce qui facilite l’assemblage. L‘écran LCD devra être soudé en dernier, parce qu’il couvre les points de soudure de l’ATMega644p.

Les fichiers Eagle de cette carte sont disponible dans le dossier hardware/shruthi/hardware_design/pcb du code source, hébergé chez github.

Un schéma de cette carte au format PDF est disponible ici.

Liste des composants

Les composants recommandés (fournis avec les kits) sont en gras.

Quelques notes :

1. Les résistances peuvent être des 5%, mais comme la carte filtre utilise des 1%, il vaut mieux tout acheter en même temps.
2. Farnell ne vend que des réseaux 8.1, pas 6.1. Un réseau 8.1 convient, mais il faut le couper 2 résistances à son extrémité.
3. Se méfier des quartz vendus chez Reichelt (capacité étrangement haute de 32pF).
4. Les eeprom ST vendues chez Reichelt sont horriblement lentes. Pour les utiliser, il faut changer la valeur des pull-ups des lignes I2C de 2.2k à 4.7k ou 6.8k, et modifier le firmware pour changer le délai d‘écriture à 10ms et la vitesse d’I2C à 25kHz. Bref, mieux vaut acheter les originales.
5. Les potentiomètres de chez Reichelt ne sont pas fendus et ne permettent donc pas la fixation des boutons. À utiliser avec d’autres boutons (par exemple ceux étant fixés avec des vis).

Instructions de montage

Préparation

Les pièces ou sacs de pièces à monter sont les suivants :

En ce qui concerne l‘équipement :

1. Fer à souder (pas besoin d’un monstre, 12W ou 15W suffisent) et soudure (l‘étain est le plus facile à travailler, et pas forcément le plus nocif).
2. Pince coupante.

Nous n’allons pas vous expliquer comment souder… Si c’est votre tout premier kit, nous vous conseillons de vous faire la main d’abord sur un produit un peu plus simple comme certains kits vendus chez adafruit ou sparkfun . Pas de regret de rater un gadget à $20 !

Un dernier mot : patience ! Vous n‘êtes qu‘à quelques heures du moment magique où vous allez enfin pouvoir jouer avec le Shruthi-1, mais en cas d’erreur de montage, ces heures vont se transformer en jours ou semaines. Alors en cas de doute, allez faire un tour sur les forums et n’hésitez pas à poser des questions.

Étape 1

Commençons par le “verso” de la carte, et par les composants les plus petits. Les résistances suivantes sont à souder :

1. R20 (68R, bleu, gris, noir, doré)
2. R19 & R18 (220R, rouge, rouge, noir, noir)
3. R14, R1 (10k, marron, noir, noir, red) – représentée comme 1k sur le dessin
4. R16 & R15 (2k2, rouge, rouge, noir, marron)

Étape 2

Ajoutez les condensateurs. Il s’agit de petits condensateurs céramique, qui ne sont pas polarisés :

1. C1, C4, C8, C5 (100nF). La nouvelle version (v0.7) en comporte deux de plus, C9 et C10.
2. C6, C7 (18pF)

Les condensateurs 18pF peuvent avoir une apparence différente de ceux sur la photo. Ils se reconnaissent au marquage 180 ou 18. Les condensateurs de 100nF sont marqués 104.

Étape 3

Ensuite, ajoutez la diode D1, qui est polarisée. L’anneau noir doit être du côté opposé au texte D1, et doit être orienté vers les connecteurs MIDI.

Étape 4

Ajoutez :

1. Le quartz de 20MHz à l’emplacement marqué Q1.
2. La résistance ajustable R21. Elle peut être montée dans les deux sens.

Étape 5

Ajoutez :

1. Les trois supports de CI (deux à 8 broches, un à 40 broches). Faites bien attention à l’encoche sur le support – elle doit être du même côté que sur le dessin.
2. Les 2 connecteurs MIDI. Il vaut mieux commencer par le gros point de soudure central pour garder le connecteur en place – avant de continuer par les 4 points autour.

Coupez ensuite les pattes de tous les composants. En particulier, coupez au raz de la carte les pattes et points de soudure des composants qui seront recouverts par l‘écran LCD. En effet, l‘écran LCD a quelques petits composants SMT sur son dos qui pourraient causer des courts-circuits entre les deux cartes.

Étape 6

Au tour du recto ! Insérez les petits composants d’abord :

1. R2 à R9 (220R ; rouge, rouge, noir, noir).
2. C2, C3 (100nF marqués 104, non polarisés).

Étape 7

Insérez et soudez les composants suivants :

1. IC2 et IC3 (74hc165 et 74hc595). Attention à leur orientation ! L’encoche doit être orientée vers le haut. Faites attention à bien insérer ces deux CIs aux bons emplacements. Vérifiez la sérigraphie sur la carte et la photo précédente.
2. RN1 (10k). Ce composant est un réseau de 6 résistances partageant une patte en commun. La patte en commun est marquée par un rond blanc, qui doit être orienté du même côté que le texte “RN1”.

Les 74xxx sont des circuits quasiment indestructibles, ils sont donc soudés directement sur la carte. Dans le cas où vous souhaiteriez les monter sur support, faites attention à n’utiliser que des supports très plats ! Si le support est trop haut, le boîtier ne pourra pas être assemblé.

Étape 8

Ajoutez les DELs. Elles sont polarisées, la patte la plus courte et le côté “plat” de la DEL (-) sont du même côté que les boutons ; la patte la plus longue et le côté “arrondi” de la DEL (+) sont du côté des résistances.

Les 6 premières DELs s’allument pour indiquer les différentes pages de paramètres actives, et sont rouges. Les deux autres indiquent des pages spéciales (chargement/sauvegarde de patch par exemple) et sont jaunes. Libre à vous d‘échanger les couleurs ou d’en utiliser d’autres. Sachez cependant que les DELs bleues ont souvent des contraintes de tensions/courant différentes. Privilégiez les couleurs “basiques” comme vert, orange, jaune ou rouge.

Étape 9

Soudez le connecteur mâle 8x1 par lequel les deux cartes seront assemblées. Voici une photo d’un prototype monté, avec la pièce à souder entourée :

La connexion des deux cartes est assurée par un connecteur femelle 8x1 sur la carte filtre, par dessus duquel est empilé un connecteur femelle identique, dans lequel s’enfiche le connecteur mâle de la carte supérieure – celui qui vient juste d‘être soudé.

Étape 10

Ajoutez les contrôles – les 4 potentiomètres, l’encodeur et les 6 touches.

Étape 11: l’heure du premier test !

Même sans avoir soudé l‘écran LCD, il est possible de démarrer le Shruthi-1. C’est d’ailleurs le bon moment pour un premier essai : le module LCD va bientôt recouvrir certains points de soudure – il vaut mieux donc s’assurer maintenant qu’ils ne devront pas être repris.

Insérez les trois CIs (ATMega644p, AT24C64C et 6N137) dans leurs supports. Connectez une carte filtre, ou, si vous n’avez pas assemblé le filtre, une simple alimentation 5V régulée aux connecteurs +5V et GND. Le Shruthi-1 doit démarrer et les DELs 3 et 7 doivent être allumées.

Vérifiez rapidement que vous pouvez naviguer entre les différentes pages en appuyant sur les boutons – et vérifiez que les DELs s’allument en conséquence. Vous pouvez même brancher un clavier MIDI et une carte son/mixette pour commencer à en jouer !

Étape 12

Si tout s’est bien passé lors du test précédent, insérez le connecteur 16x1 entre le module LCD et la carte mère. Commencez par souder du côté LCD, et ensuite par le dessous, sur la carte mère. Veillez à bien garder le LCD et la carte mère alignés : les deux cartes doivent être parallèles, et la bordure de l‘écran doit être parallèle avec la bordue de la carte mère.

Comme vous le voyez sur cette photo, la carte mère et le module LCD sont séparés, en hauteur, d’environ 2.5mm. Les 6 “pieds” noirs sous le LCD doivent à peine toucher la carte mère. Ne vous inquiétez pas s’ils la touchent : ils sont fait d’un matériau isolant, donc pas de risque de court circuit.

Étape 13

Enfin, ajustez le contraste de l‘écran LCD :

1. Tournez la vis de la résistance ajustable R21 dans le sens inverse des aiguilles d’une montre jusqu‘à atteindre la fin de la course.
2. Allumez le Shruthi-1 : l‘écran doit être tout rouge brillant, le texte étant illisible.
3. Tournez la résistance ajustable de quelques tours dans le sens des aiguilles d’une montre pour atteindre un bon contraste (sur certains modules LCD comme ceux de couleur rouge fournis avec les kits, il ne faut que 1 ou 2 tours. Sur d’autres, il en faut au moins 5).

Étape 14

Si la carte filtre est prête, vous pouvez assembler les deux cartes ensemble ! Voici la recette du “sandwich” (de haut en bas) :

1. Vis de 12mm
2. Partie basse du boîtier
3. Écrou de 2mm
4. Carte filtre
5. Rondelle
6. Écrou de 2mm
7. Entretoise de 20mm
8. Carte mère
9. Rondelle
10. Vis de 6mm

Il vaut mieux faire l’assemblage en partant du bas – c’est beaucoup plus facile de tout garder en place de cette façon !

Remerciements

Todd Bailey pour les conseils de conception de la carte.