Le bon équipement pour son laboratoire d'électronique

J'ai travaillé à différents endroits et dans plusieurs entreprises (ou services) sans véritable équipe d'ingénierie en électronique. C'est pourquoi j'ai été amené à mettre en place plusieurs laboratoires d'électronique, pour moi-même ou mes clients.

Les start-ups qui planifient d'effectuer les tests en interne ont également besoin de mettre en place un laboratoire doté de l'équipement adéquat. Les budgets alloués à cet effet peuvent être très limités ou s'élever à plusieurs millions de dollars.

Je vais essayer de couvrir une large plage de budgets dans cet article afin que l'amateur, la grande entreprise, l'organisation cherchant à se développer dans l'électronique de pointe, ou tous les profils intermédiaires, trouvent ce dont ils ont besoin pour équiper entièrement un tout nouveau laboratoire d'électronique.

Le matériel sélectionné ici répond aux critères suivants :

• Vous travaillez principalement sur de l'électronique numérique, et pas sur des modules radio ou de l'audio haut de gamme.
• Vous créez et retravaillez à la main les prototypes en interne.
• Vous travaillez avec des microcontrôleurs, des FPGA ou d'autres processeurs numériques qui imposent de déboguer le code et le matériel simultanément.

Si vous débutez en électronique dans le cadre de vos loisirs, cette liste, qui contient beaucoup d'outils et de matériel, est peut-être surdimensionnée. Si vous concevez et créez des produits, même destinés uniquement à votre propre usage et que vous êtes un amateur ou un étudiant en électronique, vous devriez trouver toutes les informations nécessaires dans cet article.

La gamme économique de cette liste d'équipement pour laboratoire d'électronique conviendra aux étudiants et aux amateurs, mais ne permettra probablement pas d'atteindre les performances ou d'offrir la facilité d'utilisation attendues par un professionnel.

Un professionnel devra plutôt s'orienter vers les gammes d'outils moyenne ou supérieure, qui affichent des tarifs plus élevés, mais facilitent grandement la tâche. Un amateur confirmé qui dispose d'un budget un peu plus important pour bien s'équiper pourra opter pour la gamme intermédiaire plutôt que la gamme économique.

Chaque gamme comprend le matériel que j'estime nécessaire pour le public ciblé. Mes suggestions prennent en compte l'ensemble des performances délivrées ainsi que les capacités par dollar, incluant les salaires si nécessaire. Elles ne se limitent pas à proposer un budget très élevé pour les options haut de gamme ou un budget minimal pour l'option économique.

J'hésite toujours à recommander des marques spécifiques, mais lorsque je le fais, c'est parce que les nombreuses marques concurrentes que j'ai pu essayer ne conviennent pas.

Pour les équipements de test, par exemple, la marque recommandée est celle qui offre le meilleur rapport spécifications/prix dans ce segment de marché. En général, je n'achète ni ne recommande un équipement uniquement en fonction de sa marque. Je cherche avant tout à trouver l'outil adéquat pour une tâche donnée.

L'équipement indispensable d'un laboratoire d'électronique

Il s'agit des composants et des outils que je recommande à chacun. Que vous travailliez sur des composants aérospatiaux ou que vous assembliez votre premier circuit imprimé, vous en aurez besoin.

Les outils manuels d'un laboratoire d'électronique

Le poste de soudure : équipement indispensable d'un laboratoire d'électronique

Il y a une grande différence en termes de qualité d'expérience de soudage entre un poste/fer à souder économique et un modèle Weller. Je recommande fortement d'opter pour un fer à souder Weller de qualité.

J'ai déjà utilisé le populaire Hakko, et je peux vous assurer que la vitesse de transfert de chaleur et le contrôle thermique du Weller sont supérieurs, mais également que la poignée du fer reste froide au toucher, même après des heures de soudure.

C'est en travaillant sur un circuit imprimé avec des composants 0402, ou plus petits encore, connectés à un grand plan de masse qu'on est en mesure de déterminer très rapidement la qualité d'une station de soudage.

La plupart des stations imposent une chauffe prolongée d'une toute petite pastille alors que le Weller permet de retirer le composant en moins d'une seconde. Le modèle Weller est certes cher, mais aucune de la demi-douzaine de stations des principaux concurrents que j'ai pu essayer ne s'en approche.

Si vous ne souhaitez pas investir dans une station Weller, vous devez vous orienter vers un modèle d'au moins 60 W avec pannes interchangeables et faciles à trouver en pièces de rechange.

En matière de pannes interchangeables, la plus courte sera la meilleure. Une panne courte sera au plus proche du capteur de température et de la source de chaleur, ce qui limitera son refroidissement et permettra d'atteindre plus facilement la température réglée sur la station au niveau de la panne lorsqu'il est nécessaire de travailler avec des fils plus épais ou des PCB avec de grands plans de masse.

Je ne pense pas que le WE1010 soit aussi intéressant que le WT1012. Le WX1010 est une excellente option pour les professionnels qui travaillent sur des circuits imprimés avec de grands plans de masse ou des composants avec une masse thermique élevée. Les WT et WX disposent tous deux d'une large gamme de fers que vous pourrez acheter séparément en fonction de vos besoins à venir. Les options ci-dessus conviennent toutefois à la plupart des utilisations.

Le WT1012 est compatible avec les pannes de la série LT, tandis que le WX1010 l'est avec celles de la série XNT. En général, je ne recommande pas les pannes rondes ou coniques car elles ne favorisent pas un transfert de chaleur optimal en raison de leur zone de contact réduite. Les pannes ciseau droit sont disponibles dans de nombreuses tailles. Celles que j'utilise le plus sont les pannes 1.6 mm, 2.4 mm et 3.2 mm. La soudure des composants 0402 est facile avec les pannes standard de 2.4 mm.

Vous aurez également besoin d'accessoires pour souder :

Vous aurez peut-être remarqué qu'en matière de soudure, je suis très attaché à certaines références. J'en suis arrivé là après plus de dix ans d'essais et d'erreurs. Vous y viendrez également une fois que vous aurez trouvé la solution parfaite et que vous ne voudrez plus changer.

J'ai eu l'occasion d'essayer de nombreux produits et ainsi d'identifier ceux qui fonctionnent et ceux qui ne fonctionnent pas. Les suggestions susmentionnées correspondent à des produits qui m'ont donné satisfaction au fil des ans, et dont je ne peux plus me passer.

Trouvez la station de soudage à air chaud de votre laboratoire d'électronique

Après vous avoir conseillé l'une des stations de soudure professionnelles les plus onéreuses, ma recommandation pour une station de soudage à air chaud vous inquiète peut-être. Aucune crainte à avoir, mon modèle préféré est l'un des moins chers du marché !

Contrairement au fer à souder qui doit assurer un transfert direct, précis et puissant de la chaleur vers les composants, une station à air chaud se limite à chauffer l'air, puis à le souffler vers votre carte, votre fil ou votre gaine thermorétractable.

Les stations de soudage à air chaud de la série 858D sont abordables et offrent un contrôle précis de la température et du débit d'air. Elles sauront par exemple chauffer une partie de la carte, ou même refondre entièrement la soudure. Elles s'avèrent également plus efficaces pour les gaines thermorétractables qu'un décapeur thermique ou un briquet qui ne régulent pas la température.

Les fournitures pour le prototypage font partie de l'équipement d'un laboratoire d'électronique

Que vous soyez débutant en électronique ou concepteur de produits complexes, développer le projet, ou du moins des parties de celui-ci, sur une plaquette est généralement une bonne idée. Si vous créez un micrologiciel, vous pouvez vérifier toutes les fonctionnalités avant de vous engager dans une conception de circuit imprimé. 

De manière générale, je ne suis pas favorable aux kits de pièces électroniques, car je ne les trouve pas très adaptés à mes conceptions. Je dispose cependant d'une gamme de résistances, de LED et de condensateurs traversants.

Je n'ai pas utilisé de résistance traversante sur un circuit imprimé de production au cours des dix dernières années, mais elles s'avèrent très pratiques pour les platines d'essai et permettent de corriger les erreurs sur un prototype de circuit imprimé.

Les LED peuvent sembler superflues, mais elles deviennent utiles sur une platine d'essai ou soudées sur une piste logique pour obtenir une indication visuelle rapide de son état lors des variations de courant sur celle-ci.

Bien d'autres fournitures peuvent être nécessaires pour votre prototypage. Cependant, elles sont généralement spécifiques à un projet. Vous finirez par rassembler une gamme de kits de développement, de débogueurs matériels, de platines d'essai, d'écrans et autres qui vous permettront de créer des conceptions complètes sur une platine avant de commencer votre schéma dans le logiciel de CAO/CAO électronique.

L'équipement de test du laboratoire d'électronique

Nous abordons maintenant la partie la plus amusante de l'équipement d'un laboratoire : les gadgets !

Tous les ingénieurs aiment les équipements de test, mais les ingénieurs électroniques sont particulièrement chanceux par rapport à ceux des autres domaines d'ingénierie parce qu'ils peuvent visualiser facilement tous les aspects de leur travail dès lors qu'ils disposent des équipements de test adéquats.

La plupart des laboratoires sont équipés de trois équipements essentiels : un multimètre numérique, un oscilloscope et un analyseur logique. 

J'y ajoute également une alimentation de laboratoire. Bien qu'elle ne soit pas un équipement de test à proprement parler, sa capacité à délivrer la tension dont vous avez besoin et, plus important encore, à limiter le courant sur une carte fraîchement assemblée permet de révéler rapidement tout dysfonctionnement sans risquer de détruire la carte.

Le multimètre numérique

Le multimètre est l'équipement de test le plus basique.

Un bon appareil vous permettra de mesurer des tensions et des courants AC et CC, la continuité, la résistance, la capacité, la fréquence et de tester des diodes.

Il existe deux formats de multimètres : portatif et pour banc. Les appareils portables sont beaucoup plus faciles à transporter, tandis que les appareils pour banc sont généralement plus précis et offrent des fonctionnalités supplémentaires.

L'un des principaux avantages de la plupart des multimètres numériques pour banc réside dans leur capacité à effectuer une mesure de résistance à 4 fils au lieu de la méthode standard à 2 fils, ce qui améliore la précision tout en offrant des valeurs de résistance faible.

Certains modèles pour banc économiques affichent des fonctionnalités et une précision identiques à celles des modèles portatifs. Je ne vais donc pas m'y attarder puisque lorsqu'il est question de choisir, je m'orienterais forcément vers le modèle portatif.

En dehors des fonctionnalités, la principale caractéristique à étudier dans un multimètre est sa résolution en chiffres ou en points. Plus elle est élevée, meilleur est l'appareil.

Vous devrez également vous assurer que le multimètre soit conforme aux normes de sécurité CAT III ou CAT IV. Pour en savoir plus sur ces catégories, consultez le site National Instruments.

Que vous soyez novice en électronique ou expérimenté, je suggérerai toujours un multimètre TRMS (valeur efficace vraie) à sélection de gamme automatique. Les appareils de mesure moins chers imposent de sélectionner la gamme manuellement, ce qui fait perdre un temps précieux. Avec un multimètre TRMS, vous mesurez la valeur de la tension efficace réelle d'une forme d'onde CA, plutôt qu'une simple tension moyenne.

Achetez votre multimètre uniquement auprès d'un distributeur d'électronique ou d'un fournisseur d'équipement de test connu, tel que DigiKey, Mouser, Element14/Farnell/Newark, RS Components et autres.

En achetant auprès d'un fournisseur réputé, vous avez la garantie d'acquérir un multimètre authentique qui a été soumis aux tests de sécurité appropriés. Un appareil bon marché peut sembler intéressant, mais si vous l'utilisez pour mesurer une tension CA avec un mauvais réglage (par exemple, en mode test de continuité), il risque tout simplement d'exploser dans votre main.

J'utilise un modèle portable Fluke 87 depuis plus de dix ans, et il a été excellent. Aujourd'hui, il ne permet plus de mesurer du courant de l'ordre du mA et certains des supports internes en plastique sont cassés. Je vais donc probablement le renouveler cette année et j'affinerai mes recommandations ici une fois que je l'aurai choisi.

Même si la réputation et la qualité exceptionnelles de Fluke sont indéniables, je pense me tourner vers l'un des modèles Keysight listés ci-dessous parce qu'actuellement, leur rapport qualité-prix me semble meilleur que celui de Fluke.

Si vous configurez un laboratoire d'électronique pour plusieurs ingénieurs et que vous essayez de réduire le budget, pensez à équiper chaque ingénieur d'un multimètre portatif de milieu de gamme et un banc avec du matériel plus haut de gamme que l'équipe utilisera lorsqu'elle aura besoin de mesures plus précises.

Multimètres numériques portatifs

Multimètres numériques pour banc

L'oscilloscope à mémoire numérique

Un oscilloscope (oscillo en version courte) est l'un des outils les plus utiles pour le développement et le débogage de l'électronique. Il vous permet de visualiser le signal sous forme de ligne (ou plusieurs lignes avec plusieurs voies) à une très petite échelle temporelle et à très haute résolution.

Il existe de très nombreux modèles d'oscilloscopes, à des tarifs compris entre quelques centaines de dollars et bien plus que celui d'une voiture de sport luxueuse, ou même d'une maison familiale.

Les oscilloscopes listés ci-dessous s'inscrivent vraiment tout en bas de l'échelle tarifaire. Si vous configurez un laboratoire pour la première fois, vous n'avez très probablement pas besoin d'un oscilloscope qui coûte plusieurs centaines de milliers de dollars.

Trois critères sont essentiels pour choisir un oscilloscope. Ce guide n'étant pas un guide d'achat détaillé pour les oscilloscopes, je vais juste me contenter de les aborder rapidement.

1. La bande passante est le premier critère : celle dont vous avez besoin doit être au moins trois à cinq fois supérieure à la fréquence fondamentale du signal que vous souhaitez mesurer.
   Si vous travaillez sur une alimentation avec une fréquence de commutation de 2,5 MHz, une bande passante de 12,5 MHz sera suffisante. Cependant, si vous souhaitez vérifier les données SPI cadencées à 40 MHz, vous aurez besoin d'un oscilloscope avec une bande passante de 200 MHz. Si vous chercher à visualiser les signaux LVDS sur un écran, le signal peut être cadencé à plus de 100 MHz, ce qui signifie que vous aurez besoin d'un oscilloscope avec une bande passante de 500 MHz.
   La bande passante est également l'un des principaux facteurs du prix d'un oscilloscope, qui augmente presque exponentiellement avec la bande passante. L'amateur moyen sera probablement pleinement satisfait d'un oscilloscope de 50 à 100 MHz. Si vous êtes un professionnel, optez plutôt pour un modèle de 200 à 500 MHz qui sera plus adapté à vos différentes conceptions.
2. La fréquence d'échantillonnage : pour qu'un oscilloscope fonctionne, elle doit être au moins deux fois supérieure à la bande passante. Le choix devra donc se porter sur un modèle avec une fréquence d'échantillonnage cinq fois supérieure à la bande passante. Vous constaterez que la plupart des oscilloscopes numériques modernes dans les plages de bande passante qui nous intéressent ici ont une fréquence d'échantillonnage au moins dix fois supérieure à la bande passante.
3. La profondeur de la mémoire : une profondeur de mémoire importante est presque toujours souhaitable, car elle vous permet d'avoir une durée de mesure plus longue. La durée que vous pouvez mesurer en une seule fois est une fonction de la profondeur de mémoire divisée par la fréquence d'échantillonnage (c'est-à-dire que chaque échantillon occupe un point de mémoire). Si vous avez plus de mémoire, vous pouvez visualiser un signal sur une période plus longue, ou à une résolution supérieure, ce qui peut vous permettre de visualiser l'anomalie qui provoque un problème matériel.

Différentes configurations existent pour les oscilloscopes.

La plupart d'entre eux sont des modèles à deux voies. Cette configuration me semble très limitée parce que j'ai souvent besoin d'une troisième voie pour mesurer ou observer un signal en lien avec les deux autres. Par exemple, sur un pont en H, vous pouvez vouloir observer les grilles de deux MOSFET ainsi que les entrées de votre driver de grilles. Ou encore sur une alimentation à commutation, contrôler la tension en entrée, en sortie et après un filtre.

Comme pour de nombreux autres équipements du laboratoire d'électronique, il est généralement moins coûteux d'acheter quelque chose qui offre plus que nécessaire dans l'immédiat que de racheter un autre équipement pour répondre à vos besoins quelques mois plus tard.

Les oscilloscopes à signaux mixtes qui intègrent un analyseur logique font partie des nouvelles configurations d'oscilloscopes modernes.

À première vue, il ne semble pas vraiment intéressant de disposer d'un analyseur logique sur le petit écran d'un oscilloscope alors qu'il est possible d'en connecter un à un ordinateur. Le véritable avantage offert par l’analyseur logique intégré réside dans la possibilité de déclencher sur les données de l’analyseur logique plutôt qu'avec les déclencheurs standard des voies.

Comme mentionné précédemment, cet article ne traite pas des oscilloscopes haut de gamme. Si vous avez une équipe d'ingénieurs, je vous suggère d'équiper un banc avec un modèle haut de gamme, comme expliqué dans la section multimètre.

Chaque ingénieur peut être équipé de l'oscilloscope classique mentionné ci-dessus. Pour les débogages avancés, il utilisera en revanche le banc équipé d'un oscilloscope bien plus perfectionné. 

L'analyseur logique

Un analyseur logique vous permet d'analyser et de décoder facilement les signaux numériques. Si vous travaillez avec un protocole numérique, il est essentiel de pouvoir observer les communications entre les dispositifs.

Cet appareil permet de décoder et de visualiser facilement la plupart des protocoles de communication numérique généralement utilisés entre un microcontrôleur ou un FPGA et des capteurs. Il peut s'avérer particulièrement utile pour le débogage de code, en communiquant avec les capteurs ou les périphériques externes alors que vous ne parvenez pas à identifier le problème.

De plus, les analyseurs logiques sont également des alliés précieux pour la rétro-ingénierie lorsqu'il est nécessaire d'examiner les communications entre deux appareils.

Comme mentionné ci-dessus, vous pouvez intégrer des analyseurs logiques dans des oscilloscopes afin de bénéficier de possibilités de déclenchement supplémentaires. Néanmoins, les options de déclenchement des oscilloscopes peuvent également s'avérer très coûteuses.

De plus, l'écran relativement petit d'un oscilloscope n'offre pas la meilleure expérience utilisateur pour travailler sur les communications du dispositif.

Globalement, deux analyseurs logiques USB se partagent le marché : le très économique Jiankun/Kingst et le modèle Saleae vendu beaucoup plus cher. J'ai utilisé les deux et même si le Jiankun offre un excellent rapport qualité-prix, l'interface utilisateur présente des bugs et l'appareil ne gère pas bien les communications à haut débit.

Le logiciel PC est un clone de l'ancien logiciel Saleae. Le LA2016 est un modèle adapté aux amateurs ou aux professionnels à petit budget. Inversement, le logiciel de qualité de Saleae est recommandé pour les professionnels qui veulent éviter de perdre du temps avec les parasites et les bugs.

La connexion USB 3.0 du Logic Pro de Saleae permet une diffusion continue d'échantillons. Le modèle LA2016 utilise quant à lui l'USB 2.0 et la longueur de l'échantillon dépendra de la fréquence à laquelle vous échantillonnez les entrées.

L'alimentation de laboratoire d'électronique

Comme je conçois régulièrement de nouveaux circuits imprimés, mon banc de mesure doit impérativement être équipé d'une alimentation de laboratoire de qualité.

Une simple erreur dans un schéma ou un routage de circuit imprimé peut facilement provoquer une importante surconsommation de courant sur une carte tout juste assemblée. En outre, vous pouvez aussi ne pas avoir détecté un court-circuit lors de l'assemblage.

En alimentant la carte avec une alimentation à courant contrôlé, vous pouvez régler la limite de courant à une valeur légèrement supérieure à la consommation attendue de la carte en fonctionnement. Ainsi, si l'alimentation passe immédiatement en mode de courant constant, plutôt qu'en mode de tension constante, vous saurez qu'il y a potentiellement un problème avec la carte et vous pourrez effectuer des diagnostics supplémentaires sans risquer de faire fumer la carte.

Vous pouvez également utiliser une alimentation de laboratoire de qualité pour générer facilement des tensions similaires à celles délivrées par des batteries, ce qui vous permettra d’alimenter facilement des LED, des moteurs, des solénoïdes, et autres tout en visualisant leur consommation de courant en temps réel.

La plupart des alimentations numériques modernes disposent de bonnes capacités de mesure de courant. Vous pouvez utiliser votre multimètre pour vérifier la tension sur la carte plutôt que pour surveiller la consommation de courant.

Les sorties de bon nombre d’alimentations à découpage très bon marché sont équipées de gros condensateurs. Il est donc préférable de ne pas les utiliser pour mettre l’électronique sous tension pour la première fois.

En raccordant le dispositif testé à l'alimentation alors qu'elle est déjà allumée, vous transmettez toute l'énergie disponible dans ce condensateur, et ce, quelle que soit la limite de courant définie. Ce mode opératoire peut détruire n'importe quel circuit ou LED testé.

Si vous raccordez le dispositif à l'alimentation lorsqu'elle est éteinte, puis la mettez sous tension une fois que vous êtes prêt à démarrer le test, vous devez prendre en compte le courant d'appel de ce grand condensateur lorsque vous calculerez votre limite de courant. Une fois ce condensateur chargé, le circuit sera intégralement soumis à cette limite de courant plus élevée, ce qui peut suffire à endommager un composant mal placé ou de valeur incorrecte. Par conséquent, je ne recommanderai aucune alimentation à découpage à bas prix ici.

Un bon indicateur de la qualité d'une alimentation est son poids : les alimentations linéaires sont très lourdes en raison des grands radiateurs qu'elles abritent. Une alimentation bon marché et de mauvaise qualité sera bien moins lourde qu'une alimentation de qualité aux caractéristiques similaires.

Il peut sembler surprenant que le modèle Rigol devance ceux de Keysight, Tektronix, Keithly et B&K Precision, les champions traditionnels des équipements de test pour banc. Cette conclusion est basée sur mon expérience d'utilisation d'une alimentation DP832A pendant plusieurs années.

En effet, cette alimentation de grande qualité intègre également de nombreuses fonctionnalités avec d'excellents outils d'analyse. Même avec un budget de plusieurs millions de dollars, j'ai eu du mal à trouver un modèle plus adapté que le Rigol pour une utilisation quotidienne.

L'équipement spécialisé dans un laboratoire d'électronique

L'équipement de test de laboratoire électronique mentionné précédemment fait partie d'une vaste gamme d'équipements de test spécialisés. Il existe par ailleurs des versions hautement spécialisées de cet équipement. En raison de la nature plus spécifique de l'application de cet équipement, nous ne nous intéresserons pas à chaque modèles, mais vous indiquerons comment utiliser chaque équipement.

Les générateurs de fonctions/signaux

La plupart des oscilloscopes de milieu de gamme et haut de gamme disposent de générateurs de fonctions de base intégrés qui permettent de gérer la plupart des cas d'utilisation d'un générateur de fonctions. Vous pourriez tout de même parfois avoir besoin d'un signal plus complexe ou spécialisé que ceux qu'ils génèrent.

Pour moins de 200 $, vous pouvez acheter un générateur de fonctions arbitraires à un seul canal qui offre beaucoup plus de fonctionnalités que celles proposées par ceux intégrés à un oscilloscope.

Le tarif des solutions qui permettent de générer des signaux RF ou d'autres signaux ou protocoles à très haute fréquence peut atteindre des dizaines de milliers de dollars.

Dans les applications très basiques, un générateur de fonctions peut être très utile pour caractériser des dispositifs logiques et tester des composants analogiques. Si vous rencontrez un problème avec une horloge sur un dispositif, vous pouvez facilement la remplacer par un signal du générateur de fonctions.

En utilisant des générateurs de fonctions plus perfectionnés, il est possible de simuler des formes d'ondes ou des protocoles complexes, et ainsi de créer des signaux RF et d'émuler des protocoles RF tels que les protocoles Bluetooth, Wi-Fi ou cellulaires, ou encore des protocoles de communication plus basiques tels que CAN, SPI ou I2C.

Les charges programmables

Si vous travaillez avec des alimentations, des batteries ou des cellules solaires, une charge programmable peut faciliter les tests. Elle vous permet de tester le stress d'une alimentation avec une précision extrême.

En général, elles peuvent fonctionner en mode de courant constant, de résistance constante ou de dissipation constante de la puissance. Il est possible de programmer un profil de test pour simuler un dispositif, ou plus simplement absorber l'énergie en continu.

Les unités les plus basiques coûtent moins de 200 $ alors que les modèles avancés qui offrent des taux de montée rapides et des profils de charge à impulsion dans la gamme des centaines de kilowatts atteignent plusieurs dizaines de milliers de dollars.

L'imagerie thermique

Même en travaillant avec des courants relativement faibles, les circuits intégrés peuvent rapidement surchauffer, et finalement s'éteindre ou se trouver endommagés. Lorsque vous travaillez sur des projets avec des courants élevés, une caméra d'imagerie thermique peut rapidement diagnostiquer ces problèmes tout en vous affranchissant de l'installation de sondes de température sur l'ensemble du circuit imprimé.

Contrairement aux caméras classiques qui permettent de visualiser le spectre de lumière visible, les caméras thermiques permettent d'observer les ondes infrarouges longues (chaleur rayonnée).

La caméra thermique s'avère extrêmement utile pour visualiser les chemins de dissipation thermique sur un circuit imprimé, ainsi que les températures de pointe et moyennes.

Quelques centaines de dollars suffisent pour acheter une caméra basse résolution qui se connecte au smartphone. Pour quelques milliers de dollars, vous aurez un modèle portable de précision et de résolution supérieures.

Si vous pensez acheter une caméra thermique, n'oubliez pas de vous équiper d'une bombe de peinture noire. Le métal nu réfléchit la lumière infrarouge, ce qui empêche de voir la température de la soudure, les blindages RF et le cuivre exposé. En peignant l'ensemble de la carte en noir, la caméra pourra facilement détecter les émissions thermiques.

Le test RF

Si vous travaillez directement sur des dispositifs radiofréquences qui créent ou reçoivent des signaux radio, vous opterez probablement pour des équipements de test RF spécialisés.

L'analyseur de spectre, qui vous permet d'analyser le spectre RF et les niveaux de puissance, est l'équipement de test le plus basique pour les tests RF. Il peut être utilisé pour déboguer un circuit RF, observer les communications entre différents dispositifs et effectuer les tests de conformité de base.

Les analyseurs de spectre sont des équipements de test relativement coûteux et leur tarif augmente de manière exponentielle avec la fréquence. Il existe des options à moindre coût telles que SDR (Software Defined Radio) qui utilise l'écran de votre ordinateur et sa puissance de traitement pour analyser le signal.

Si vous routez des circuits RF ou concevez des antennes, un analyseur de réseau peut vous permettre de régler et d’optimiser rapidement le chemin RF et les composants. Il existe deux types d'analyseurs de réseau :

• Les analyseurs de réseau scalaires (SNA)
• Les analyseurs de réseau vectoriels (VNA).

L’analyseur de réseau scalaire est beaucoup plus rentable si vous avez besoin de visualiser uniquement l’amplitude à la fréquence. Vous pouvez alors mesurer le rapport d'ondes stationnaire (VSWR) et la réflectance.

La plupart des grands fournisseurs d’équipements de test ne fabriquent plus de SNA. Si les valeurs de VSWR et de réflectance sont suffisantes pour vos tests, certains analyseurs de spectre de banc et de nombreux analyseurs de spectre SDR intègrent une fonction de génération de suivi qui permet d'utiliser l’analyseur de spectre comme un SNA.

Un analyseur de réseau vectoriel vous permet en revanche de visualiser à la fois l'amplitude et la phase. Vous pouvez ainsi générer des abaques de Smith, qui peuvent être utilisés pour régler très rapidement un circuit ou une antenne, ou pour caractériser un dispositif.

L'un des équipements de test RF les plus basiques est le fréquencemètre. Vous pouvez l'utiliser pour trouver la fréquence principale d'une transmission radio. Il permet notamment de confirmer la fréquence de sortie d'une transmission RF de base sans bandes latérales ni saut de fréquence.

Par ailleurs, le wattmètre RF permet d'afficher la puissance RF provenant du circuit, ce qui donne une indication très précise de la quantité de puissance qu'il génère. Ces mesures sont plus faciles à effectuer et à visualiser avec un analyseur de spectre, mais ce dernier s'avère beaucoup plus onéreux.

L'acquisition et l'enregistrement des données

Dans un laboratoire, les unités d'acquisition de données peuvent être utilisées à différentes fins. Elles remplacent les multimètres numériques multi-canaux avec fonctionnalité de journalisation et s'avèrent très utiles pour l'analyse des défaillances, les tests de réussite/échec en production et les tests rapides de faisceaux de câbles. 

En surveillant simultanément plusieurs canaux sur la carte pendant de longues périodes, l'analyse des défaillances qui vise à identifier le problème est facilitée.

Grâce aux nombreux canaux disponibles, vous pouvez créer un équipement de test personnalisé pour un dispositif de production afin de pouvoir lire rapidement et de manière précise la tension, le courant, la lumière ou tout autre signal numérique ou analogique à partir de points de test.

Cette démarche présente l'avantage d'être bien plus rapide que le développement d'un logiciel sur un microcontrôleur pour effectuer toutes ces lectures.

Enfin, pour les faisceaux de câbles complexes, en raison de son grand nombre de canaux, une unité d'acquisition permet de créer rapidement un testeur de faisceau personnalisé pour vérifier la continuité entre les connecteurs, mais également examiner la chute de tension ou la capacité du câble, et ainsi de s'assurer qu'il est correctement serti et terminé.

Le stockage

Pour finir, le stockage me semble être l'un des plus grands défis à relever dans un laboratoire d'électronique. Il est, en effet, essentiel de pouvoir stocker les composants inutilisés du prototypage, les circuits imprimés de rechange et même les outils.

On n'a jamais assez de rangement et les tentatives pour optimiser l'espace sur le bureau et sur les étagères, tout en ayant tout ce qu'il faut à portée de main, ne prennent jamais fin.

Voici quelques suggestions rapides.

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