FreeCAD et l’électronique

L’un des usages « pratiques » dans lequel FreeCAD peut-être utilisé est la réalisation de boitiers pour protéger les montages électroniques que vous allez réaliser.

La principale difficulté dans ce type d’opération est souvent de réussir à concilier les contraintes d’assemblage de 2 conceptions issues de logiciels différents : un pour l’électronique et un pour la mécanique.

Je vous propose de réaliser simplement un petit boitier à l’aide de FreeCAD pour la partie mécanique et KiCAD pour l’électronique. Ces 2 logiciels s’inte.rfacent assez facilement et proposent une solution totalement gratuite.

Présentation (rapide) de KiCAD

De très nombreux sites présentent des tuto sur la prise en main de KiCAD. Le but n’étant pas ici d’apprendre à l’utiliser, je vais juste refaire une petite présentation par l’exemple et poser ainsi les éléments qui vont être nécessaires pour l’intégration avec FreeCAD.

KiCAD est un outil permettant de dessiner des schémas électroniques et de concevoir les circuits imprimés résultants. A l’issue d’une conception, vous aurez, comme avec tous les logiciels de cette nature, à miima 3 fichiers :
– un fichier pour le schéma,
– un fichier pour le circuit imprimé,
– un fichier pour le plan de perçage.

Je dis à minima, car vous pouvez avoir un circuit avec plusieurs couches, avec une sérigraphie, avec un vernis, etc.

Un seul fichier nous intéresse dans notre cas : celui du circuit imprimé et l’implantation dessus des différents composants. Pour mon cas pratique, mon circuit est très simple : un montage qui comporte 2 Leds, 2 résistances et un connecteur.

J’ai réalisé l’implantation et défini la forme et la dimension du circuit et j’ai prévu 2 trous pour la fixation. KiCAD nous permet d’avoir une représentation 3D du circuit.

La question maintenant est de savoir comment réaliser un boitier autour de cette réalisation.

Bien entendu, on pourrait se contenter de « mesurer » les côtes dans KiCAD, ce qui est possible.

Mais force est de constater que KiCAD travaille en multiple de 2,54 mm, ce qui n’est pas très « pratique » pour nos conceptions sous FreeCAD.

KiCAD StepUp

Pour nous aider, nous allons pouvoir utiliser KiCAD StepUp.

KiCad StepUp est un atelier FreeCAD destiné à aider les utilisateurs de KiCad et de FreeCAD à collaborer sur la conception électrique (ECAD) et mécanique (MCAD).

Cet atelier va nous permettre :

  • de chargez la carte et les pièces Kicad dans FreeCAD et de les exporter vers des modèles STEP (ou IGES),
  • de chargez directement le circuit dans FreeCAD pour l’aligner facilement et précisément avec le modèle mécanique,
  •  de dessiner la forme du circuit directement dans un sketch, avant de le remettre dans KiCAD

La première chose à faire est d’installer cet atelier dans FreeCAD, à l’aide du gestionnaire des extensions. Faire une recherche sur kicad. L’extension à installer se nomme FreeCAD-PCB. Une fois l’atelier installé, si tout va bien, vous pourrez découvrir une nouvelle barre d’outil très riche.

La première icone va permettre de charger le fichier .pcb depuis KiCAD. Ce fichier représente le circuit et l’implantation des composants.

Interactions entre FreeCAD et KiCAD

Dans mon exemple, je souhaite mettre ce montage dans un boitier tel que ci-dessous.

Et de toute évidence, cela ne va pas rentrer en l’état …

Reprenons le fichier pcb sous FreeCad et dessinons un sketch comme ci-dessous.

L’atelier nous permet de « pousser » le sketch comme pcb dans KiCAD.

Une fois le sketch sélectionné, il suffit de cliquer sur l’icone, de sélectionner la bonne couche (Edge.Cuts) et de sélectionner le fichier cible.

Si j’ouvre maintenant le fichier sous KiCAD, la forme du circuit a bien été modifiée.

A ce stade, il est nécessaire de réimporter le nouveau pcb. Cette fois, l’assemblage va pouvoir se réaliser.

Pour aller plus loin, il faudra prévoir les trous de fixation dans le circuit (à faire dans le sketch avant de le pousser dans KiCAD), prévoir aux mêmes entraxe des butées dans le boitier. De même la réalisation du couvercle consistera à réaliser la pièces aux dimensions du boitier puis à faire un différence booléenne avec le circuit afin d’obtenir les trous pour les leds aux bons emplacements. On arrivera à un montage de ce type :

A vous de jouer.

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