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Fabriquer sa propre console portable : Montage et soudures

Mercredi 12 avril 2017 à 12:46 Paduction 18 commentaire

C’est maintenant que l’on va mettre les mains dans le cambouis. Si vous n’avez jamais fait de soudure, prenez le temps de vous exercer un peu avant de passer réellement à l’action. Ce n’est pas complexe, il faut juste prendre son temps ;)

les soudures font peur à la plupart de gens mais ce n'est qu'une question de pratique

Avant de commencer, gardez bien à l’esprit que faire une soudure et travailler avec de la micro électronique exige certaines précautions. Méfiance donc durant toutes les manipulations que vous êtes amenés à effectuer durant ce petit tutoriel. Il vous faudra des lunettes de protection, un masque éventuellement (les vapeurs que dégage l’étain en fusion ne sont pas forcément des plus saines) et pourquoi pas des gants ignifugés si vous ne vous sentez pas à l’aise au départ.

Ceci étant, les soudures sont la hantise de plupart des gens, or ce n’est vraiment pas très compliqué en soi. Comme beaucoup de travaux manuels, il suffit de s’y mettre et de s'entraîner avec les bonnes pratiques (enfin je crois :D) pour arriver au bout de cette console portable.

Une soudure est le moyen d’assembler/de connecter deux pièces. Dans le cadre de l'électronique, une bonne soudure doit non seulement bien tenir mais aussi laisser passer le courant électrique, c’est pour cela qu’on utilise de l’étain, c’est une matière conductive. La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau à être traversé par un courant électrique.

Rappel sur les composants utilisés :

Voici le matériel nécessaire pour attaquer comme il se doit le montage :

Rentrons dans le vif du sujet

Nous allons débuter notre assemblage par l’écran avec le Raspberry Pi A+. Pour ceux qui ,comme moi, ont pris l’écran TONTEC (plus disponible à l'heure où j'écris cet article), vous avez du remarquer que la connexion entre le port GPIO du RPI (Raspberry Pi) et la carte de l’écran était très épaisse (au delà de 2.5 cm). J’ai donc décidé de dessouder les pattes du GPIO du RPI (vous pouvez aussi les couper), afin d’y ressouder tout un ensemble de fil court (8 mm) au final.

N'hésitez pas à investir dans une pâte à braser pour faciliter vos soudures

Commencez par dessouder permet de se familiariser avec la matière (étain). Pour se faire, je vous invite à vous procurer une pâte à braser. Cela vous permettra de souder et dessouder plus facilement. Cette matière va, en s’évaporant, décaper et optimiser les soudures. Indispensable dès que vous souhaitez travailler sur un Raspberry Pi car les soudures d’usines sont souvent recouvert d’une couche de verni ou mélangés avec une matière (en plus de l’étain) nécessitant une température de fusion plus importante.
Avec ce produit, tout est facilité, il vous suffit d’en mettre un petit peu à la surface. Si vous voyez un surplus de liquide après avoir chauffé c’est que vous en avez mis trop, pas de panique, il suffit d’éponger un peu avec un chiffon propre.

Le résultat doit ressembler à celui que vous voyez ci-dessous. A titre informatif, il faut dessouder les 20 pins du GPIO puis souder les fils de chaque côté soit 40 soudures au total… Je sais, c’est très long mais on a rien sans rien ;)

Les manettes

Passons maintenant aux contrôleurs, pour cela, il vous faut absolument deux manettes USB type Super Nintendo. L’une va servir de contact (en tout cas certaines parties) et l’autre de relai USB jusqu’au Raspberry Pi.
La première étape consiste à démonter les deux manettes et à récupérer les vis de chacunes d’elles.

Sur une des deux cartes contrôleurs, c’est à dire là où se situe les composants, vous pouvez couper le câble USB au ras de la carte ainsi que les câbles des PCB des boutons L et R (qu'il faut récupérer aussi).
Ensuite couper les deux parties qui nous intéressent (boutons & croix directionnelle) qui nous serviront de contact direct avec les boutons (voir ci-dessous) :

Nous allons faire deux trous (perceuse ou visseuse nécessaire avec une mèche de 6, aux angles opposés sur chacune des pièces coupées. En vue de dos, c’est un trou en bas à gauche et un trou en haut à droite. C’est par ces trous que nous viseront les pièces pour les fixer à la coque grâce au vis des manettes SNES qu’on a récupéré. (voir photo plus bas)

Chaque contact a besoin de deux soudures, le point d’entrée (appelé Input) et le GND (appelé masse). Comme nous avons 4 boutons d’un côté et 4 directions de l’autre, nous allons faire 4 soudures d’un côté ainsi que la masse (qui est commune) et 4 autres soudures pour la croix directionnelle plus la masse, soit dix soudures au total (vous me suivez ?).

Vous remarquerez que j’ai volontairement soudé au bord de chaque piste que j’avais au préalablement gratté avec le dos d’une lame de cutter pour enlever le vernis de protection des piste en cuivre. Il est primordial de souder au bord sinon les contacteurs en plastique mou ne s’appuyeront pas bien et vos touches ne fonctionneront pas complètement.
Vous devez obtenir un résultat similaire à celui-ci.

Petit aparté cependant, sur les photo ci dessous, sur les deux plaques des contrôleurs, j’avais percé pour faire passer les fils (c’était complètement débile et c’est surtout ce qu’il ne faut pas faire, n’en tenez pas compte). Basez vous sur la photo ci-dessus ;)

A cet étape du montage vous devriez avoir l’écran TONTEC ainsi que les commandes de façade (croix + 4 boutons d’actions) bien fixés sur la façade de la coque grâce aux cales plates (utilisez une seule vis par cale, ça suffit largement). Il vous faut également dessouder l'interrupteur de l’écran pour le souder sur la face arrière (pour éteindre l'écran quand on joue en mode console de salon afin d'économiser la batterie).

Nous allons maintenant placer notre interrupteur et souder ses fils. Pour cela, il faudra tordre les pattes de ce dernier en plaçant un tournevis au ras du composant pour former un angle à 90%.
Trois fils sont nécessaires, un noir pour le GND, un rouge pour les 5V et un supplémentaire qui sert de switch en blanc. Soudez les 3 fils à l'interrupteur et essayez de plier les fils comme le montre la photo. Nous souderons (un peu plus tard) ceci au Powerboost 1000 (ou 500).

Revenons au Raspberry Pi

Dans un premier temps nous allons souder les quatre fils de la connectique USB. Pour cela, je vous conseille de prendre 10 centimètres des fils qui sont dans le câble de la manette USB Super Nintendo (il contient 4 petits fils de couleurs). Il faut les souder sur les PIN (toutes les PIN sont écrites directement sur le RPI) du Raspberry comme suit :

  • PP27 : Fil rouge (5v) 
  • PP23 : Fil blanc (Data -) 
  • PP22 : Fil vert (Data +) 
  • PP35 : Fil noir (GND)  

Ensuite, nous allons nous occuper de la partie audio, le procédé est le même que pour l’USB. Coupez 3 fils de 8/10 centimètres et faites les soudures comme suit :

  • PP25 : Fil blanc (Left) 
  • PP26 : Fil rouge (Right) 
  • PP3 ou PP6 (GND) 

L'alimentation

L’alimentation est l’une des parties les plus importantes du projet. Je vous mets en garde avant toute manipulation, et même si le Raspberry Pi est assez bien protégé contre les mauvaises manipulations, ce n’est pas sans risque autant pour votre matos que pour vous.
Prenez vos précautions et surtout prenez votre temps, la précipitation n'a rien de bon...

C’est de la batterie LiPo que tout part. Dans un courant continue, il y a un plus et un moins représentés respectivement par un fil rouge et un noir.
La tension a délivré à l'entrée du Raspberry est de 5V (comme pour de l’USB) et doit absolument être stable. Cela va être le rôle de notre Powerboost 1000 qui va à la fois charger la batterie Lipo et délivrer la tension nécessaire au Raspberry, à l’écran et à l’amplificateur audio.
L’écran va récupérer le courant grâce aux ports GPIO du Raspberry, pas besoin de faire des soudures supplémentaires pour cette partie.

Il faut positionner et souder la sortie (Output) du Powerboost vers les ports GPIO adaptés (il remplace - bypass - l'alimentation classique Micro USB).

Sur le port GPIO, la PIN 2 est la borne positive et la PIN 6, la borne négative. Nous avons déjà soudé la partie de l'écran sur ces deux PIN mais nous pouvons sans problème souder au même endroit. Raccorder les deux fils à la borne + et - du Powerboost (voir ci-dessous) :

Pour relier la sortie audio analogique à l’amplificateur, il faut reprendre les 3 fils que nous avons soudé auparavant et les souder comme sur l’image ci-dessus. Il faudra également alimenter l’amplificateur audio, rien de bien complexe non plus, il suffit de raccorder l’alimentation du Powerboost + et - vers le + et - de l’amplificateur audio (vous remarquez que d’une soudure, j’ai soudé deux fils (en repartant de l’amplificateur audio).

Gardez en tête, que c’est le Powerboost qui alimente tout le monde, si vous avez compris ça, vous avez compris l’essentiel ;)

Arrivé à ce point, vous devriez avoir quelques choses de semblables à ceci. A savoir une partie avec la coque avant, l’écran fixé avec les cales, les contrôles vissés (croix directionnelle et bouton) et une autres parties avec le Raspberry pi, le Powerboost, et l’amplificateur.

Il faut savoir qu’en passant par alimentation USB, les circuits du Raspberry sont protégés par un fusible. Ce n’est pas le cas quand on passe par les ports GPIO mais le Powerboost est d’une stabilité sans faille et veillera à générer une tension sans mauvaise surprise.

Veillez à ce que les fils de l'interrupteur passent sous le Raspberry et l’amplificateur pour venir se raccorder à ce dernier aux PIN suivantes :

  • Bat : Rouge 
  • En : Blanc 
  • GND : Noir  

Pensez également à bien faire passer la nappe de l’écran entre l’amplificateur et le Raspberry avant de fixer l’ensemble comme le montre l’image.

Branchez la nappe de l’écran au Raspberry Pi (la partie que nous avons soudée auparavant). Cette nappe est particulièrement fine et donc fragile, je vous invite à la gainer comme vous le pouvez. Pour ma part, je l’ai entouré de stock électrique, ça marche parfaitement.

Pensez à isoler au maximum tout ce qui peut générer un contact électrique. Vous pouvez utiliser du stock d'électricien où même directement un pistolet à colle.

Vous pouvez souder la batterie avec l’adaptateur et la brancher afin de tester. Attention à ne jamais laisser les fils de la batterie se toucher, vous pourrez créer un court circuit et potentiellement déclencher un incendie (à base de flamme oui :)).

Placez les contacteurs et les PCB des boutons L et R que nous avons récupéré des manettes de Super Nintendo. Mettez en place les boutons à clic à l'opposé de L et R (ce sont les boutons plats et rouges) et collez la tranche au pistolet à colle (plus efficace que la SuperGlue).

C’est maintenant que nous allons récupérer la PCB de la deuxième manette de Super Nintendo. Afin de rassembler tous les contacts en un seul contrôleur.
Tourner la PCB de telle sorte à voir les contacts vers vous (les inscriptions des touches sont visibles.
Tourner également la PCB afin qu’elle soit juste au dessus des “portions” de cartes découpées correspondantes. En gros, la croix directionnelle au dessus de la croix directionnelle et les 4 boutons au dessus des 4 boutons, vous ne pouvez pas vous tromper ;)

  • Les boutons L et R sont représentés par l’inscription “K5” et “K6”.
  • Les boutons A,B, X & Y sont représentés par l’inscription “K1, K2, K3 & K4.
  • Les boutons de la croix directionnelle par AU, AD, AL & AR.

Il faudra que vous fassiez 22 soudures ici (il ne faut pas oublier l’USB qui vient aussi se raccorder).

Pour la dernière ligne droite, il nous manquera les haut parleurs. Dans mon cas, je les ai simplement collé afin de vous laisser une certaine liberté dans le choix de ces derniers et de leurs placements (ou peut être parce que j'avais la flemme de faire des calles…).

Sur votre amplificateur audio, vous devez avoir deux sorties (+ et -) correspondant à un haut parleur chacun. Il suffit de souder et c’est fini.
Attention cependant, étant donné que ces haut parleurs se situent sur la coque arrière, essayez de prévoir une bonne longueur de fil pour être tranquille quand la console est ouverte.

J’ai également soudé une LED Adafruit directement au borne + et - du Powerboost qui indique quand l’appareil est sous tension. Je l’ai collé sur la coque arrière, partie haute, il y a un endroit ou la paroi de la coque est plus fine (0.5 mm environ). Cela laisse passer la lumière sans pour autant éblouir ;)

Ajoutez enfin les bouton L et R au préalablement imprimés et fermezla console. Un petit point de colle sera nécessaire sur la tranche (au niveau des connections) pour “fixer” définitivement la coque.
Avant de faire ça, pensez à tout régler ;)

Félicitation, vous venez de faire votre propre console portable !

Je suis bien conscient de la complexité de ce billet mais comme toujours, n’hésitez pas à me laisser un commentaire si vous avez la moindre question. Je réponds à tout le monde ^^v

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Tags : console, portable, diy, 3ds, switch, print 3d, impression 3D, soudure, electronique

Commentaires

Bonjour Paduction,

En effet, très long billet, mais très bien détailler aussi, bravo.

Mais beaucoup de lien du matos est en rupture de stock, peut-tu faire une màj des liens ?

Pour l'écran, c'est impossible de mettre la main sur un écran avec une tel fréquence du bus SPI....

48mhz semble un bon compromis pour toi ?

Dernière question, je possède des haut parleur récupérer d'un viens pc portable de 2w, y-a-t-il une influence sur la qualité sonore ?

Merci :-)

Fox Adn
Jeudi 13 avril 2017 à 12:45
PREUMS
répondre

@Fox Adn : Salut et merci pour ton commentaire.

En effet, j'ai changé quelques liens (dans la liste du début), mais pour l'écran il va falloir en prendre un nouveau. Je t'invite à lire les commentaires de l'article sur l'installation software.

J'ai aidé @Critters à installé un autre écran qui semble bien marcher ;)

Pour les haut parleurs de ce calibre, ça devrait marcher, vérifie simplement les caractéristiques de l'amplificateur que tu achètes.

Bon montage à toi ;)

Paduction
Jeudi 13 avril 2017 à 13:46
répondre

D'accord, merci :-)

J'ai pris celui là d'ampli : http://amzn.to/2iUPrkg

@++++

Fox Adn
Vendredi 14 avril 2017 à 13:55
répondre

Bonjour Paduction ,

Super guide qui m'a donné envie de me lancer dans le même type de projet. (à base de pi3)

Je voulais savoir si tu avais pu réduire le bruit dans les hauts parleurs ? J'ai le même ampli mais j'ai un bruit de fond permanent et je ne vois pas comment le réduire.

Sur cet ampli je n'ai branché qu'un seul haut parleur.

Merci d'avance de tes éclaircissements :)

arno60 (Anonyme)
Jeudi 20 avril 2017 à 09:35
répondre

@arno60 : Salut à toi et merci pour ton com.

Oui j'ai pu réduire, cela vient des interférence magnétique généré par le Powerboost 1000. Il suffit, si je puis dire, de couvrir l'ampli audio de papier aluminium pour être tranquille ;)

Paduction
Jeudi 20 avril 2017 à 11:14
répondre

Merci pour la réponse rapide. J'ai testé l'isolation de l'ampli audio et ça réduit un peu en effet.

Chose etrange, le bruit parasite ne se produit que lorsque que je connecte le powerboost au raspberry(pin 2 et 6).

si j'alimente le Pi3 à part et que je lance le powerboost qui alimente ecran + ampli audio via la batterie je n'ai plus de bruit dans le haut parleur.

Je vais poursuivre les investigations et je posterai les résultats ;) Tout en gardant à l'esprit que le Pi3 demande un peu trop au powerboost et ça pourrait être la cause des interférences.

Arno60 (Anonyme)
Jeudi 27 avril 2017 à 13:16
répondre

Possible que le Pi3 génère d'autres interférences avec un de ses composants, j'attends le retour de tes tests ;)

Paduction
Jeudi 27 avril 2017 à 13:28
répondre

Salut Pad! Je ne suis pas du tout un expert en soudure, et j'ai du mal à souder les fils sur la carte controlleur des boutons... Sur le bleu j'arrive à souder mes fils en grattant, mais sur le noir impossible, ça ne tient pas. On voit pas très bien sur ta photo, mais est-ce que tu me confirmes que la masse c'est le noir? Comment je peux faire pour que ça tienne sur le noir?

didjay (Anonyme)
Lundi 08 mai 2017 à 12:20
répondre

Salut @Didjay, qu'entends-tu par le "noir" ?

N'hésite pas à mettre en lien une image pour que je comprenne mieux, j'ai du mal à saisir là.

Paduction
Lundi 08 mai 2017 à 13:18
répondre

Ce que je voulais dire, c'est que sur la carte où tu fais les soudures, il y a deux couleurs : bleu et noir. Tes soudures semblaient être toutes faites sur la partie bleu, sauf une sur la partie noire (je pensais que ça représentait la masse...). Mais en fait, elles sont toutes sur la partie bleu. J'espère avoir été plus clair...

Où est-ce qu'est représenté la masse du coup?

Didjay (Anonyme)
Mardi 09 mai 2017 à 12:48
répondre

@Didjay : Oui je comprends mieux maintenant. En effet, elles sont toutes sur la partie bleu (à gratter légèrement). La masse est la piste commune, c'est à dire la piste sur la partie bleu qui relie tous les contacts (car une seule masse pour l'ensemble des boutons).

J'espère t'avoir aidé, bon courage ;)

Paduction
Mardi 09 mai 2017 à 13:34
répondre

Bonjour,

Je reviens vers vous suite aux problèmes de bruit parasites pour le son. Malheureusement , rien de très concluant pour expliquer ce souci après différents tests :

- Modifier config.txt avec disable_audio_dither=1 : idem

- Brancher l'écran composite directement sur un 5v et un ground du raspberry (au lieu de le relier au powerboost ) : idem

J'ai réussi à me procurer sur ebay une carte audio adafruit et là , une fois tout connecté , aucun bruit parasite . N'ayant besoin que d'un haut parleur j'ai pris celle-là :

https://www.adafruit.com/product/2130

Je n'arrive toujours pas à expliquer ce qui peut créer autant de parasites avec l'ampli pam8403 et un Pi3 car sans Pi 3 cet ampli audio marche plutot bien.

arno60 (Anonyme)
Lundi 22 mai 2017 à 08:32
répondre

Salut @arno60 : Merci pour ton analyse. En effet, j'ai pu observé la même choses avec une carte son externe. Ça vient d'un composant de l'ampli trop sensible au fréquence parasite d'un autre composant.

Je n'ai pas eu l'occasion d'essayer avec l'ampli d'Adafruit, c'est une excellente nouvelle si ça marche ne tout cas.

Merci encore à toi de nous en faire part !

Paduction
Lundi 22 mai 2017 à 10:25
répondre

J'ai regardé de travers le dernier message et si tu utilises la sortie jack 3.5 pour l'audio, tu auras tjs un souffle et des bruits parasite. C'est un probleme (comme d'autre) récurent à la raspberry qui n'a pas vraiment de carte son ni de traitement du signal correct en sortie jack.

La seul solution est comme tu l'as fait, d'utiliser une carte son externe, un dongle usb par exemple.

A moi pour une question :)

Sur nos ancienne manette (et aussi sur les nouvelles d'ailleurs), les contacts qui se font quand on appuie sur un bouton son fait, dans l'odre :

- Le doigt qui appuie sur le bouton plastique (-_-' BRAVO)

- Ca appuie sur un caoutchouc qui, à l'endroit de la pression exercé par le ch'tit bouton contient une sorte de gallet noir conducteur (si quelqu'un connait le nom de cette matière, je suis preneur)

- Ce ch'tit galet viens appuyer sur le PCB de la manette qui, à cette endroit, contient soit un ensemble de piste parallèle a nue soit, la même chose mais 'noyé' aussi dans une matière noir dur, conductrice.

Questions :

- C'est quoi le nom de cette matière.

- Secondo, Cette matière n'est pas conductrice à 100% mais fait rôle aussi de résistance (le contact n'est pas franc).

On arrive plutôt, contact fermé vers les 200ohm

Sur ton modèle, tes pistes sont à nue au niveau du PCB, donc j'imagine du coup que la seul 'resistance' que l'on va avoir, c'est au niveau du ch'tit gallet sur le bouton (mais ca reste un contact par franc).

Pas de soucis au niveau des ports GPIO, ils arrive à faire la différence entre un contact ouvert à 0 et potentiellement fermée ?

Autrement dit, est ce que la création du contact quand l'on appuie sur le bouton, qui crée donc un circuit fermé mais avec une resistance au tour des 200ohm suffit à faire comprendre au GPIO que c'est un signal haut (comprendre 1).

Giants (Anonyme)
Vendredi 26 mai 2017 à 16:58
répondre

Hello @Giants et désolé pour le retard de ma réponse :

- Aucune idée pour le nom de la matière conductrice noire :(

- Ce ne sont pas les GPIO qui analyse l’impulsion mais les contrôleur de ta manette, puis il les envoie ensuite via USB (version soudée). Si tu veux directement utiliser les GPIO avec les contacteurs de la manette, je ne sais pas si cette matière enverra la tension requise pour que l'entrée du GPIO l'accepte, mais en tout cas, ça me parait peu probable que ce ne soit pas détecté.

En espérant avoir répondu à tes questions ;)

Paduction
Mercredi 31 mai 2017 à 15:23
répondre

Hello! Pour les boutons, on peut aussi très bien se passer d'une des cartes contrôleur et bricoler directement un système équivalent via une plaque d'essai. Ça évite de devoir faire des soudures ultras fines sur le devant pour pas que ça gêne lors du contact. Avec les plaques, on peut souder directement par en dessous, c'est beaucoup moins contraignant. Et ça fait toujours 5€ en moins sur le budget :)

Didjay (Anonyme)
Lundi 12 juin 2017 à 11:11
répondre

Absolument, c'est une autre solution aussi, c'est vrai que les soudures fines sont un peu complexe à réaliser. Je travaille personnellement avec ce type de plaque (de bonne qualité) : http://amzn.to/2sValRF

Paduction
Mardi 13 juin 2017 à 00:02
répondre

Ou alors, si on veut utiliser la pcb de la manette, on peut toujours percer un trou sur chaque point d'entrée avec toujours la masse commune et souder par en dessous. Ça fonctionne aussi.

Merci pour le lien Pad!

Didjay (Anonyme)
Mardi 13 juin 2017 à 09:37
répondre
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