Expérience
Stagiaire Systèmes Embarqués & Électronique
Régulation en température de salles d’expériences — instrumentation scientifique, électronique embarquée et communication radiofréquence.
Le poste
Régulation en température de salles d'expériences au laboratoire : les fluctuations thermiques perturbent les dispositifs optiques sensibles (alignements de faisceaux laser, cavités optiques). Objectif : mesurer la température en plusieurs points d'une salle, transmettre les mesures sans fil vers une unité maître, et préparer une future régulation par vannes/électrovannes.
Le défi technique
Concevoir et valider un prototype électronique mesurant la température avec plusieurs types de capteurs, puis transmettant les données de façon fiable par radiofréquence vers une carte maître. Contraintes : acquisition analogique et numérique, communication RF, routage de cartes maître/esclave, assemblage traversant + CMS, migration Arduino → PIC18F26J11, et diagnostic de pannes matérielles et logicielles.
Architecture maître/esclave. Les cartes esclaves mesurent la température en plusieurs points (thermistance CTN 10 kΩ, PT100, DHT22/AM2302) via le CAN interne 10 bits, un AD7709 16 bits, une liaison numérique pour le DHT22 et le SPI (AD7709 + module RF SI4432). Les mesures sont transmises par radiofréquence à une carte maître, qui prépare le traitement côté PC et sert de base à une future régulation thermique par actionneurs.
Ce que j'ai fait
- Étudier les schémas électroniques existants et la documentation technique des composants.
- Analyser l’architecture maître/esclave du système de mesure.
- Concevoir et router des circuits imprimés sous Ultiboard à partir de schémas Multisim.
- Préparer les fichiers de fabrication Gerber et Drill.
- Assembler et souder des composants traversants et CMS.
- Développer et valider les fonctions firmware sur Arduino Pro Mini / ATmega328P.
- Programmer les capteurs DHT22, thermistance et PT100.
- Configurer l’AD7709 et le module RF SI4432 via SPI.
- Mettre en œuvre un contrôle CRC pour fiabiliser les échanges.
- Migrer progressivement les fonctions vers le microcontrôleur PIC18F26J11.
- Réaliser des tests fonctionnels avec multimètre, oscilloscope, alimentation de laboratoire et bancs de test.
- Documenter les choix techniques, les essais, les problèmes rencontrés et les solutions.
Réalisations concrètes
- Étude des schémas électroniques sous Multisim, analyse des composants et compréhension de l’architecture maître/esclave.
- Routage PCB sous Ultiboard avec placement des composants, modification manuelle des pistes, plans de masse, vérification DRC, export Gerber/Drill et contrôle ViewMate.
- Assemblage et câblage de prototypes avec soudure de composants traversants et CMS, vérification des alimentations et correction de défauts de soudure.
- Validation firmware sur Arduino Pro Mini : DHT22, thermistance via CAN interne, PT100 via AD7709, SPI, calcul de température, RF SI4432 avec RadioHead et CRC.
- Préparation de la migration vers PIC18F26J11 : MPLAB IDE, registres, broches, timers, interruptions, SPI et adaptation des fonctions capteurs/RF.
- Tests et débogage : reset Arduino/PIC, stabilité RF, alimentation, courant, capacité des pistes et observation de signaux SPI à l’oscilloscope.
Méthodes de travail
Difficultés & résolution 4 obstacles rencontrés et levés
Problème de téléversement Arduino
Problème : impossible de téléverser le programme vers l’Arduino Pro Mini.
Cause identifiée : la broche reset était maintenue à 0 V à cause d’un mauvais câblage du bouton poussoir.
Solution : vérification des tensions, analyse de la broche reset, correction du bouton poussoir et validation du téléversement.
Compétences : diagnostic électronique, datasheet, multimètre, débogage matériel.
Instabilité du module RF
Problème : la transmission radiofréquence fonctionnait par intermittence.
Cause suspectée : problème matériel ou alimentation du module RF.
Solution : mesure de la tension, passage sur alimentation de laboratoire, observation de la consommation, vérification de la capacité des pistes et ajout de câbles de plus grande section.
Compétences : radiofréquence, alimentation, mesure de courant, validation PCB.
Réinitialisation du PIC18F26J11
Problème : les programmes téléversés sur le PIC18F26J11 ne s’exécutaient pas.
Cause identifiée : la broche MCLR était maintenue à 0 V, gardant le microcontrôleur en reset permanent.
Solution : modification du câblage du bouton reset, ajout d’une résistance de tirage et validation du fonctionnement.
Compétences : PIC18F26J11, MCLR, reset, schéma électronique, debug firmware/hardware.
Soudure de composants CMS
Problème : difficultés de soudure CMS avec pastilles décollées, composants fragiles et soudures insuffisantes.
Solution : progression au câblage CMS avec lunettes binoculaires, lampe loupe, brucelles et station de soudage, puis réalisation d’une seconde carte fonctionnelle.
Compétences : soudure CMS, prototypage, assemblage électronique, rigueur expérimentale.
Résultats & apports
Un projet d'instrumentation scientifique complet, du besoin au prototype validé : architecture maître/esclave, routage et préparation de cartes, assemblage de prototypes, acquisition multi-capteurs, communication RF entre cartes, migration vers PIC18F26J11 et rédaction d'un rapport technique complet.
Ma première expérience professionnelle significative en électronique et systèmes embarqués : instrumentation scientifique, prototypage électronique, rigueur de test, mesure et documentation. Elle a confirmé mon intérêt pour les systèmes embarqués et la validation de systèmes techniques.