Fabrication d’une carte d’extension pour KL25Z 16 PWM 1,5 Ampères chacune

Fabrication d’une carte d’extension pour KL25Z 16 PWM 1,5 Ampères chacune

Kara 11 février 2020
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Ce projet est basé sur le travail open source de MJR pour PINSCAPE
Toutes les sources sont disponibles ici :

http://mjrnet.org/pinscape/expansion-board.html

Il faut un niveau moyen en électronique, savoir lire un schéma et être patient pour réaliser cette carte

PRESENTATION DU PROJET :

Tout d’abord, pourquoi cette carte.
Je voulais me fabriquer 5 panneaux RGB à base de petit rubans de LED RGB 12V pour mon
pincab, et fabriquer un pseudo stroboscope avec du ruban LED blanc 12V.

Je n’avais que 10 sorties PWM sur ma KL25Z, et déjà 5 d’entre eux étaient pris par les LEDs
des boutons en façade, et un par mon lance bille.
J’avais un peu de temps et je ne voulais pas acheter seconde KL ou une carte d’extension, et
que les plans des cartes Pinscape étaient disponible et open source, j’ai décidé de prendre
seulement la partie qui m’intéressais et de me la fabriquer.

Ce qui est sympa aussi, c’est que je déporte le câblage pour 16 sorties PWM dans mon fronton en ne tirant que 7 câbles depuis la KL (le cable gris à droite), et dans lequel il n’y a pas de puissance électrique puisque je pose mon alimentation pour les toys dans mon fronton, un vieux câble com de pc peut largement faire l’affaire, et c’est super propre en câblage.
Comme j’aime assez l’adage qui dit « Tout savoir ne sert que si il est partagé » et que j’avais passé pas mal de temps à bricoler ça, et qu’il m’en restais un peu, je me suis dit que je pouvais faire un tuto pour faire gagner du temps aux copains….
Pour info, la fabrication de la carte prototype, avec un peu de récup, à du me revenir à 20 euros maximum entre les Circuit intégrés et la plaque d’essai. Mais je pense que le prix peut être vraiment inférieur si on est pas pressé pour recevoir les composants…

Le but donc est de réaliser une carte d’extension PWM qui viendra se câbler sur une KL25Z afin de lui ajouter 16 sorties PWM, et ce pour le coût de 4 sorties classique et 1 sortie PWM. Nous utiliserons une alimentation externe pour alimenter les toys (jusqu’à 55V). Ce qui est intéressant, c’est que cette carte d’extension peut être chaînée à une seconde carte d’extension, sans pour autant utiliser d’autres ports sur la KL25Z, et ainsi rajouter 16 sorties PWM supplémentaires, et ce sans limitations du nombre de carte (nous pouvons donc rajouter autant de sorties PWM que nous
voulons sur une simple KL25Z).

Pour ce faire nous allons utiliser un TLC5940NT qui est un multiplexeur PWM 16 sorties qui peut être chaîné en cascade. En gros, c’est un truc électronique qui permet de gérer 16 sorties graduable (la plupart de nos
toys, les leds et lampes avec la possibilité de graduer et donc d’avoir des milliers de couleurs sur nos LED RVB, de faire varier la vitesse des moteurs et autres shaker, et de faire claquer plus ou moins fort nos contacteurs et autres solénoïdes…), et qui de plus peut se brancher à la suite pour chaque fois rajouter 16 sorties et ce indéfiniment.

Derrière ces TLC, il y aura des LTV847, qui sont des optocoupleurs.
En gros, ça permet de séparer le coté commande, donc la KL25Z, et le coté puissance, donc tout le bordel qui sera derrière et qui aura une alimentation séparé, et différente en tension de la KL, genre 12 ou 24 Volts.

Puis nous rentrerons dans des ULN2064B, qui sont des commutateurs Darlington… ça pète comme nom hein ! En gros, ce sont des interrupteurs commandés, selon ce que leur envoie la KL, il alimente plus ou moins les sorties.

Et enfin, nous alimenterons nos toys via le coté négatif, le coté positif du toys sera câble sur le V+ de la carte

ATTENTION !!!

Nous utilisons des ULN2064B, chaque circuit ne pourra pas supporter un courant de plus de 1,5 Ampères, pensez bien à calculer vos puissances, et si cela n’est pas assez, vous avez plusieurs solutions, soit passer à la version MOSFET de ce projet, soit coupler des lignes sur les ULN. Par exemple si vous avez besoin de 2,5 Ampères, vous pouvez coupler en parallèles 2
commutations sur l’ULN pour avoir 2X1,5=3 Ampères de dispo)

LISTE DE COURSES :

Pour mener à bien ce projet, voici la liste des courses à effectuer.
Pour ma part la plupart des composants viennent de chine ou d’ebay. Les TLC ne sont normalement plus disponibles en neuf, mais il y en à foison chez les revendeurs. Attention a bien prendre les version DIP pour pouvoir la souder (le NT à la fin est important!!!) Je rajoute à la liste des supports pour les circuits intégrés, indispensable à mon sens. Vous aurez bien sur chez vous un fer à souder, de l’étain, du câble électrique de bon diamètre,
et tout le bon sens qui va avec, je n’en doute pas et je ne pense pas qu’il soit nécessaire de le rajouter à la liste.

– 1 TLC5940NT + 1 support ci tulipe 28
– 4 LTV847 + 4 supports ci tulipe 16
– 4 ULN2064B + 4 supports ci tulipe 16
– 1 résistance 1KOhms 1/4W
– 1 résistance 10KOhms 1/4W
– 1 condensateur polarisé 4,7μF 6V
– 1 condensateur non polarisé 100nF 6v
– des connecteurs Dupont mâles (2×7 pour les connections KL et chaînage, 2×8 pour
brancher les toys, et plusieurs pour le V+ des toys)
– 1 bornier pour brancher l’alimentation des toys
– une breakboard ou autre plaque d’essai ou pcb pour souder les choses ensemble

ça coûte rien de coller des fusibles en sortie, chacun fait comme il veux

HARDWARE :

Pour ce qui est du câblage, et bien je vais vous donner le schéma, et vous faire voir en photo ma carte prototype, je me tiens à dispo pour vous aider, mais je vais pas pouvoir tenir le fer à souder à votre place 🙂 Voici donc des photos de mes protos :

Pour info, il n’y a que 2 ULN en sortie car j’utilise des ULN2801A sur mon prototype qui encaissent seulement 60 milliampères chacun en sortie, et chaque composant à 8 commutateurs contre 4 pour l’ULN2064B, ce qui fait que j’en ai que 2 sur le proto. Je n’ai pas non plus la partie pour brancher vers une seconde carte, mais ce n’est rien à faire, je n’en ai juste pas l’utilité sur mon proto. Tout cela ne change pas grand chose dans l’absolu…

Voici donc la carte vue du dessus, j’ai noté les différentes parties

La voici maintenant vue de dessous (attention, c’est dessous, donc tout est inversé)

Vous remarquerez que j’ai essayé de respecter un code couleur pour que ça soit plus clair :
– Jaune (qui se transforme en gros fil noir) +12V de l’alim externe
– Vert Ground de l’alim externe
– Rouge +5V KL
– Petit fil noir Noir GND KL
– Blanc Commande sortie PWM du TLC

et les autres couleurs sont les 5 connections depuis la KL que l’on peut voir de plus prés surcette photo.
– noir GND KL
– rouge +5V KL
– Violet GSCLK
– Blanc BLANK
– Bleu XLAT
– Vert SCLK
– Orange MOSIn

Ici nous voyons les sorties PWM (les 2 blocs de 8 pins à droite) ainsi que le V+ (le câble àgauche, sur la pin rose, oui je sais il devrait être rouge….)

Sur cette dernière, j’alimente 5 LEDs RVB ainsi qu’un Strob en sortie 16.
Pour ce qui est du prix des composants, je vous laisse le soin de chercher par vous même sur EBAY et Ali express par exemple, ça ne revient à pas grand chose.

Ce proto est une base de travail et il est évolutif.

Je pense par exemple remplacer les LTV847 par des LTV817 (un LTV 847 regroupe 4 LTV817 en 1, par contre un LTV 847 je le touche à 1 euro alors qu’un 817 je le touche à 4 Centimes….)

SOFTWARE :

Regardons maintenant du coté de la programmation de la carte
Pour que votre KL25Z puisse utiliser ces sorties, vous devez déjà la déclarer et la configurer
dans le Pinscape Config Tool, cela vous permettra aussi de savoir ou brancher les fils sur la KL, plutôt pratique non ?
Lancez le Pinscape config tool
allez dans SETUP comme pour configurer votre KL, en descendant un peu vous allez tomber sur TLC5940 Setup, mettez 1 dans « Number of TCL », puis choisissez les pins à connecter sur les différentes entrées de la carte d’extension, regardez par exemple ma config dans l’image ci dessous :

SI Output va dans MOSIn sur la carte le reste c’est la même dénomination.

Si vous rajoutez une ou plusieurs carte d’extension, et bien vous changez juste le nombre de TLC, le reste de la config ne bouge pas. Il me semble que l’on soit bloqué à 12 TLC, mais c’est juste à cause du soft, et puis 192 sorties PWM en plus, c’est déjà sympa…

Ensuite allez dans la partie où l’on configure les sortie, et la, Ôh surprise, de nouvelles sorties sont dispos, assignez les sur vos toys, un peu comme dans images qui suivent pour ma config :

Sauvegardez tout ça, faites un backup de la config, puis allez faire votre DOF et chopper les fichier Directoutput config.

Si vous avez plus de 32 sorties PWM sur votre KL, il y a une bidouille à
faire au niveau du DOF CONFIG TOOL.

Vos 32 premières sorties sont assignées comme d’habitude à la KL que vous avez déclarée, de 1 à 32, et pour celles qui suivent vous devez déclarer une LEDWIZZ supplémentaire dans la partie account de DOF CONFIG TOOL et assigner vos sorties suivantes à cette LEDWIZZ dans port assignments
(par exemple vos sorties 33 à 64 dans votre configuration de Pinscape Config Tool deviennent les sorties 1 à 32 de votre LEDWIZZ)

Chez moi ça marche, pourquoi pas chez vous ?

Je pense sortir un PCB pour fabriquer la carte, je le mettrais à disposition plus tard. Le schéma que je fourni peut paraître compliqué aux yeux d’un débutant, mais c’est à mon sens la façon la plus simple de voir la logique et monter sa carte.
On commence par la partie « DATA ALIM » puis on suit le chemin de câblage en suivant les flèches roses jusqu’à « SORTIE PWM », toutes les entrées et sorties sont repérées, posez tout votre câblage sur une feuille de papier en recopiant tout ce schéma, cela devrait être clair.
Ce Tuto est le premier d’une petite série je pense, je suis en train de faire la même carte avec des mosfets en sortie, toujours en PWM.
N’hésitez pas à commenter ou poser des questions pour faire évoluer ce tuto…
Arnoz

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