Soudons !

Mes premiers pas en Électronique

À la section Faire clignoter une lumière pour la première fois, vous avez utilisé une plaque d'essai pour construire de nouveaux circuits.

Une plaque d'essai vous permet de tester rapidement de nouvelles idées et d'expérimenter avec différents composants pour voir le résultat, mais ce n'est pas une solution permanente.

Les composants peuvent facilement tomber et des fils peuvent se détacher un peu partout sur la plaque d'essai.

Pour utiliser un circuit longtemps sans le modifier, il est préférable de le souder sur un circuit imprimé.

La soudure est un peu comme le collage : on fait fondre un matériau appelé soudure sur les pattes des composants afin qu'ils adhèrent au circuit imprimé. Un circuit imprimé est percé comme une plaque d'essai, et lorsque vous y insérez des composants, ils sont reliés par des plaques de cuivre.

Cette section vous apprendra à souder, en commençant par un simple circuit LED.

Cela vous donnera les bases nécessaires pour souder vos propres circuits plus tard.

Après avoir pratiqué les bases de cette section, vous poursuivrez expérimenter avec d'autres montages.

Vous pouvez aussi acheter des kits électronique à souder. Comme ceux d'ELENCO qui ont souvent des instructions pas à pas.

On retrouve plusieurs kits de ce genre sur AMAZON.

Choisir son fer à souder

Pour l'électronique, la puissance idéale d'un fer à souder se situe entre 30 et 60 watts pour les travaux courants sur circuits imprimés ou avec des câbles de faible diamètre.

Pour des applications plus exigeantes comme des composants plus volumineux ou l'utilisation de soudure sans plomb, une puissance plus élevée (50 à 90 W) peut être nécessaire.

Choix de la puissance en fonction de l'utilisation

Travaux courants (circuits imprimés, fils fins) :

Un fer de 30 à 60 W est suffisant. C'est le choix le plus courant pour les débutants.

Composants plus importants (câbles épais, connecteurs volumineux) :

Optez pour un fer d'au moins 50 W à 90 W pour fournir la chaleur nécessaire pour chauffer rapidement ces pièces.

Soudure sans plomb : L'étain sans plomb nécessite plus d'énergie pour fondre.

Pour des circuits imprimés, un fer de 45 W est recommandé, et pour des circuits multicouches, une puissance de 70 W est plus appropriée.

Conseils supplémentaires

Qualité de la soudure :

Utiliser un fer trop puissant peut surchauffer l'étain, le faisant s'oxyder et nuisant à la qualité de la soudure.

Régulation de la température :

Si possible, choisissez un fer avec un contrôle de la température réglable. Cela permet d'ajuster la chaleur à la tâche à accomplir.

Points de soudure :

Pour des points de soudure simples, un fer de faible puissance est suffisant.

Un fer puissant avec une panne plus fine peut également être utilisé pour des tâches précises, mais sa puissance peut être excessive si le point de soudure est petit.

Vous pouvez acheter un fer simple pour débuter avec ou nom un contrôle de la température.

Il existe des kits de fers à souder

ou   

Et si vous devenez un fan de la soudure vous pouvez acheter une station à souder (Il en existe plusieurs versions)

Vous pouvez aussi acheter un support de soudure (solder holder)

Comment souder

Pour souder un circuit, vous avez besoin de quelques outils :

De la soudure

Un fer à souder

Un support pour le fer à souder

Une éponge humide

Des lunettes de sécurité

La soudure est un mélange de métaux qui fond facilement à haute température. La soudure la plus couramment utilisée fond entre 182 et 188 °C (360 to 370 °F).

Un fer à souder est un outil en forme de stylo qui chauffe jusqu'à une température suffisante pour faire fondre la soudure. Si vous déposez de la soudure sur la panne du fer, elle fond.

Souder est assez facile une fois les bases maîtrisées, et il est essentiel de prendre quelques précautions de sécurité.

Conseils de sécurité pour la soudure

Les fers à souder deviennent extrêmement chauds et vous pouvez vous brûler si vous touchez la partie métallique d'un fer à souder lorsqu'il est branché.

Remettez toujours le fer à souder sur son support lorsque vous ne l'utilisez pas ; ne le posez jamais directement sur une surface.

Évitez également de toucher les joints (connexions soudées) et les composants pendant quelques secondes après les avoir soudés. Ils peuvent devenir suffisamment chauds pour brûler.

Voici d'autres conseils de sécurité importants à garder à l'esprit lors de la soudure :

Éloignez les parties chaudes du fer à souder du cordon d'alimentation.

Si vous soudez sur une table, protégez la surface avec un morceau de bois ou du carton épais.

Lavez-vous toujours les mains après avoir manipulé de la soudure.

Si vous vous brûlez, pas de panique.

Pour une brûlure légère, refroidissez immédiatement la zone brûlée à l'eau froide courante, en la maintenant sous l'eau pendant au moins cinq minutes.

Appliquer de la glace sur une brûlure est également efficace, mais veillez à bien refroidir la zone brûlée à l'eau immédiatement.

Demandez à un adulte de superviser vos premiers essais de soudure et rappelez-vous :

souder est amusant, mais les fers à souder doivent être utilisés avec la plus grande prudence.

En gardant ces conseils à l'esprit, lisez la suite de cette section pour un guide étape par étape des bases de la soudure.

Soudure d'une carte de circuit imprimé

1. Soudez tous les composants du côté de la feuille de cuivre uniquement.

Appuyez la panne du fer à souder contre le fil et la feuille du circuit imprimé.

2. Appliquez une petite quantité de soudure sur la panne du fer.

Cela permet à la chaleur de quitter le fer et d'atteindre la feuille. Appliquez immédiatement de la soudure sur le côté opposé de la connexion, loin du fer. Laissez le composant chauffé et la feuille du circuit fondre la soudure.

3. Laissez la soudure couler autour de la connexion.

Ensuite, retirez la soudure et le fer, puis laissez refroidir la connexion. La soudure doit couler uniformément et ne pas former de grumeaux autour du fil.

4. Voici à quoi ressemble une bonne connexion de soudure.

Types de mauvaises soudures

1. Chaleur insuffisante : la soudure ne coule pas sur le fil comme indiqué.

2. Soudure insuffisante :

laissez la soudure s'étendre sur la connexion jusqu'à ce qu'elle soit recouverte. Utilisez juste assez de soudure pour couvrir la connexion.

3. Soudure excessive:

pourrait établir des connexions que vous n'aviez pas prévues entre des zones de feuille ou des bornes adjacentes.

Chauffer le fer à souder

La première étape consiste à brancher votre fer à souder et à le placer sur son support.

N'oubliez pas de mettre vos lunettes de sécurité !

Après une minute ou deux, vérifiez si le fer est suffisamment chaud en appliquant de la soudure sur sa pointe.

Si la soudure fond, votre fer est prêt à fonctionner.

Nettoyer la panne du fer à souder

Pour nettoyer la panne de votre fer à souder, touchez-la avec une éponge humide.

Une panne propre transfère bien mieux la chaleur qu'une panne sale ; nettoyez-la donc régulièrement.

Avec une éponge humide pour nettoyer la panne du fer à souder.

Étamage de la panne du fer à souder

Petite astuce : pour chauffer la soudure plus rapidement, ajoutez un peu de soudure sur la panne du fer juste avant de commencer.

C'est ce qu'on appelle l'étamage. Pour être efficace, cette opération doit être effectuée une ou deux secondes avant la soudure.

Chauffer la broche et la pastille

Placez la panne du fer à souder sur la patte du composant et la bande de cuivre.

Chauffez la bande et la patte pendant quelques secondes avant de passer à l'étape suivante.

Ajoutez de la soudure

Tout en maintenant la panne du fer à souder sur le joint, appliquez de la soudure sur la patte et la bande de cuivre.

À mesure que la soudure fond, ajoutez-en progressivement jusqu'à ce qu'il y en ait juste assez pour recouvrir la patte à souder et la bande de cuivre à laquelle vous souhaitez la connecter.

Lorsque la soudure est suffisamment fondue, retirez le fil de soudure du joint tout en maintenant la panne du fer à souder sur le joint.

Retirez le fer à souder

Enfin, retirez la panne du fer à souder et placez le fer sur son support. Faites toujours cela en dernier.

Si vous retirez le fer alors que le fil de soudure touche le joint, celui-ci risque de se coller au circuit imprimé lors du durcissement du joint.

Votre joint de soudure doit avoir une forme conique.

Une fois la soudure terminée si vous avez terminer toutes vos soudures, débranchez le fer pour qu'il refroidisse.

Attention aux soudures défectueuses !

Il est important de chauffer la patte du composant et la bande de cuivre avec le fer avant de les souder.

Si vous chauffez uniquement la patte du composant et non la bande de cuivre, la soudure adhère à la patte, mais il n'y a pas de connexion entre la soudure et la bande de cuivre.

Si vous chauffez uniquement la bande, la soudure adhère à la bande, mais pas à la patte.

De loin, la soudure peut sembler bonne, mais la soudure ne sera probablement pas connectée à la patte.

Vous devez également vous assurer que la soudure ne flotte pas sur une autre bande de cuivre voisine. Cela créerait une connexion involontaire entre les deux bandes.

Si votre soudure ne semble pas correcte, pas d'inquiétude.

Il suffit de réchauffer la soudure, la patte du composant et la bande de cuivre, puis d'ajouter de la soudure pour obtenir la forme conique d'une soudure de qualité.

Ensuite, vous devriez être prêt.

Projet n° 12 : Soudez votre premier circuit LED

Maintenant, place à la soudure !

Dans ce projet, vous souderez la résistance et le circuit LED du « Projet n° 8 : Alimentation d'une LED » section Créer de la lumière avec des leds sur un circuit imprimé.

La pile doit faire circuler le courant dans le circuit, la résistance doit limiter le courant et la LED doit s'allumer.

Liste de courses

Une pile standard de 9 V pour alimenter le circuit.

Une clip pour pile de 9 V pour connecter la pile au circuit.

Un circuit imprimé avec des bandes de cuivre.

Une LED standard.

Une résistance de 330 Ω pour limiter le courant de la LED.

Outils

Un fer à souder

Un support pour le fer à souder

Un rouleau de fil à souder standard

Une éponge humide pour nettoyer la panne du fer à souder.

Un coupe-fil pour couper les pattes superflues des composants.

Étape 1 : Placer les composants

Observez votre circuit imprimé et familiarisez-vous avec son schéma de connexion. Le circuit imprimé que je recommande est appelé circuit de prototypage.

Il est recouvert de petites bandes de cuivre droites, chacune percée de nombreux trous. Les broches des composants soudées dans des trous partageant une bande de cuivre seront connectées électriquement.

Insérez les pattes de la résistance et de la LED dans le circuit imprimé.

La résistance doit partager une bande de cuivre avec le pôle positif de la LED.

Notez que les bandes illustrées sur la figure se trouvent sur la face inférieure du circuit imprimé, c'est pourquoi elles ne sont pas cuivrées.

Pour chaque projet impliquant une soudure sur un circuit imprimé, je montre les ombres des bandes de cuivre afin que vous puissiez voir les connexions en dessous.

Étape 2 : Pliez les pattes des composants

Retournez délicatement votre circuit imprimé pour voir le cuivre ; maintenez la LED et la résistance en place avec un doigt si nécessaire pour les empêcher de tomber.

Ensuite, pliez légèrement les pattes de chaque composant vers l'extérieur afin que la LED et la résistance restent en place, même avec le côté cuivre vers le haut.

Pour l'instant, gardez la carte côté cuivre vers le haut.

Comment lire les illustrations de circuits imprimés

Tout au long de cette section, vous découvrirez des illustrations de circuits imprimés que j'ai créées avec Fritzing.

Breadboard virtuel  Fritzing: Fritzing-1.0.5 x64

Ces illustrations montrent le dessus du circuit imprimé pour vous permettre de visualiser les composants, et le dessous, d'une couleur légèrement plus foncée, pour vous permettre de visualiser les bandes de cuivre.

Lorsque vous suivez mes instructions, orientez toujours votre circuit imprimé avec les bandes de cuivre du dessous orientées dans le sens indiqué sur l'illustration.

Si vous avez des difficultés à lire les connexions sur une illustration de circuit imprimé, reportez-vous simplement à cet exemple.

Étape 3 : Chauffer et nettoyer le fer à souder

Vos composants devraient être en place et prêts à être soudés.

Branchez le fer et faites-le chauffer. Cela peut prendre quelques minutes.

Comme toujours, vérifiez que le fer est suffisamment chaud en appliquant de la soudure sur la panne pour voir si elle fond.

Avant de commencer à souder, nettoyez également la panne du fer.

Humidifiez légèrement l'éponge et essorez-la. Ensuite, frottez la panne sur l'éponge pour éliminer toute trace de soudure.

Étape 4 : Souder la résistance et la LED

Avec la face cuivre du circuit imprimé vers le haut, soudez chaque patte du composant à la carte, comme décrit dans « Comment souder » ci-haut.

Votre carte devrait ressembler à ceci :

Étape 5 : Couper les pattes

Votre LED et votre résistance ont des pattes très longues. Il est important de ne pas les laisser dépasser, car des débris métalliques peuvent créer des chemins de câbles involontaires entre les composants.

Au mieux, cela pourrait empêcher votre circuit de fonctionner jusqu'à ce que vous éloigniez la patte du composant qu'elle ne devrait pas toucher ; au pire, une connexion involontaire pourrait endommager un composant.

Pour éviter toute connexion accidentelle, coupez chaque patte juste au-dessus de la soudure.

Les pattes pourraient être projetées lors de la coupe ; éloignez donc la carte de vos yeux ou portez des lunettes de sécurité.

Conseil :

Tenez le circuit imprimé au-dessus d'une boîte vide pendant que vous coupez les pattes afin d'éviter de perdre des chutes et de faciliter le nettoyage.

Vous pouvez également poser le circuit imprimé sur une table et tenir la patte d'une main pendant la découpe.

Étape 6 : Souder le clip de la batterie

Ce circuit nécessite également un moyen de connecter la batterie aux composants. Soudez donc maintenant le clip de la batterie au circuit imprimé.

Le fil rouge de la clip de la batterie est le fil positif ; connectez-le à la bande de cuivre qui relie uniquement la résistance, et non la LED.

Le fil noir est le fil négatif ; connectez-le donc au pôle négatif de la LED.

Votre circuit imprimé devrait maintenant ressembler à ceci :

Étape 7 : Que la lumière soit !

Maintenant, testons votre circuit. Branchez la pile et votre LED devrait s’allumer !

Étape 8 : Que faire si le circuit LED soudé ne fonctionne pas ?

Si votre LED ne s’allume pas, vérifiez qu’il n’y a pas de connexions accidentelles.

La soudure relie-t-elle deux points qui ne devraient pas être connectés ?

Les pattes trop longues du composant sont-elles en contact ?

Inspectez ensuite attentivement vos soudures.

Certaines ressemblent-elles aux exemples de mauvaises connexions décrits dans « Attention aux soudures défectueuses !»?

Si c’est le cas, vous devrez peut-être ajouter un peu de soudure : refaites chauffer votre fer et assurez-vous que vos soudures ressemblent à de petites pyramides.

Vérifiez également le positionnement de la LED.

L’avez-vous correctement connectée ?

Comme vous avez coupé les pattes superflues, vous ne pouvez plus voir laquelle est la plus longue, mais en observant attentivement la LED, vous devriez voir qu’un côté de la base du boîtier en plastique est aplati.

Il s'agit du pôle négatif, qui doit être connecté au fil noir de la pince de la batterie.

Si vous l'avez mal positionné, voici une solution rapide : utilisez une pince coupante pour couper les fils de la pince de la batterie et la retirer du circuit imprimé.

Soudez ensuite le fil positif de la batterie à l'emplacement du fil négatif, puis le fil négatif à l'emplacement du fil positif. Cela fonctionne, car le côté de la LED où se trouve la résistance n'a aucune importance.

Oups ! Comment retirer un composant soudé ?

Il arrive parfois de faire des erreurs en soudure.

Par exemple, que se passe-t-il si vous avez soudé la pince de la batterie dans le mauvais sens ou si vous avez utilisé une résistance de 33 000 Ω au lieu de 330 Ω ?

Pas d'inquiétude :

même les ingénieurs les plus expérimentés se trompent parfois en soudure, et il existe un moyen de réparer votre circuit. Dans ce cas, il faut dessouder, c'est-à-dire retirer la soudure d'un point de soudure.

La mèche à souder est un outil très utile pour dessouder, et je vous conseille d'en avoir une à portée de main. La mèche à souder est constituée de tresses de fils de cuivre, d'où son nom de tresse à dessouder.

Lorsque vous placez une mèche de soudure sur une soudure et que vous chauffez les deux ensemble, la soudure devrait fondre normalement et la mèche devrait absorber la soudure liquide comme un chiffon sec absorbe l'eau.

Lorsque vous retirez la mèche, la soudure devrait se trouver sur la mèche et non sur le circuit imprimé !

Projet n°13 : Dessouder le clip de la batterie

Savoir dessouder est très utile, et pas seulement pour corriger les erreurs de soudure.

Par exemple, le dessoudage permet de remplacer un composant défectueux d'un circuit par un neuf, ou de dessouder un composant pour le réutiliser dans un autre circuit.

Dans ce projet, je vais vous montrer comment dessouder la clip de batterie du projet précédent.

Liste de courses

Le circuit du « Projet n° 12 : Souder votre premier circuit LED »

Un fer à souder

Un support pour le fer à souder

Une pince coupante pour couper la mèche de soudure

Une mèche de soudure (solder wick) pour retirer la soudure

Étape 1 : Chauffer le fer à souder

Branchez votre fer à souder et attendez qu'il chauffe.

Pour tester la température, touchez la panne avec du fil à souder ; la soudure fondra lorsque le fer sera suffisamment chaud.

Étape 2 : Placer la mèche à souder sur le joint de soudure.

Posez l'extrémité de la mèche à souder sur le joint de soudure correspondant au fil de la clip de batterie.

ATTENTION

La mèche à souder peut devenir très chaude lorsqu'elle est chauffée avec le fer à souder. Évitez donc de tenir la partie métallique avec les doigts.

Étape 3 : Chauffer le point de soudure et la mèche à souder

Placez la pointe du fer à souder chaud sur la mèche à souder, directement au-dessus du point de soudure à dessouder.

Après quelques secondes, la soudure devrait fondre et couler sur la tresse. Retirez la tresse de la carte, ainsi que le fer à souder.

Étape 4 : Coupez la mèche de soudure usagée

Retirez la tresse de la jonction et examinez-la. Elle doit contenir de la soudure.

Tout comme un chiffon sale, ce morceau de mèche est trop sale pour être réutilisé.

Utilisez une pince coupante pour couper le morceau contenant de la soudure.

Inspectez maintenant votre soudure.

S'il ne reste plus de soudure reliant la patte du composant au circuit imprimé, vous devriez pouvoir retirer le fil du trou.

Sinon, répétez les étapes 2 et 3 avec un morceau de fil de soudure neuf, puis répétez l'étape 3 jusqu'à ce que vous puissiez retirer le fil.

Étape 5 : Retirer l'autre fil de la pince de batterie

Répétez les étapes 2 à 4 pour l'autre fil de la pince de batterie et vous devriez pouvoir retirer complètement la pince de batterie du circuit imprimé.

À ce stade, la face en cuivre de votre circuit imprimé devrait ressembler à ceci :

Essayez-le : Soudez plus !

Envie de vous entraîner davantage à la soudure ?

Une façon amusante de vous entraîner est d'acheter et de construire des kits électroniques comprenant des composants et un circuit imprimé à souder.

Vous pouvez également trouver des schémas de circuits en ligne, acheter les composants nécessaires et les souder sur une carte de prototypage, comme vous l'avez fait dans cette section.

Et ensuite ?

Dans ce chapitre, vous avez appris une compétence très utile : la soudure.

Cela signifie que vous pouvez réaliser des circuits permanents pour vos projets sans craindre qu'ils ne se désintègrent. Et avec un peu de pratique du dessoudage, vous pouvez aussi démonter vos projets à dessein.

Dans la section suivante Contrôler les choses avec l'électricité, je vous présenterai le transistor, la photorésistance et le potentiomètre.

Ce sont des composants vraiment intéressants que vous pouvez utiliser pour donner vie à votre circuit et l'adapter à son environnement.

Par exemple, je vous montrerai comment créer un circuit qui vous indique l'heure du lever du soleil !