Encre Résistive DIY

Piste résistive au graphite: recette et intégration

Objectif: réaliser une piste résistive linéaire pour wiper sur 50 cm × 5–8 mm avec une résistance totale ≈ 10–20 kΩ. Cible de résistivité surfacique Rs ≈ 100–200 Ω/□.

Résumé (TL;DR)

  • Mélange maison: poudre de graphite + encre de Chine + un gel à base de colle papier peint + 1 goutte de liquide vaisselle.
  • Appliquer 2–4 couches fines, sécher, burnisher léger.
  • Mesurer Rs sur un coupon 100 × 5 mm, viser 100–200 Ω/□. Ajuster graphite/encre selon le résultat.
  • Intégration: possible sans AOP, ou avec LM358P (DIP‑8) en non‑inverseur (gain ≈ 5) pour ~0–2,1 V.

Principe et cibles

  • Résistance d’une bande: R ≈ Rs × (L/W).
  • Pour 50 cm × 5 mm: L/W ≈ 100. Avec Rs = 100–200 Ω/□ → R ≈ 10–20 kΩ.
  • Plus la bande est étroite, plus R monte (et inversement).

Ingrédients disponibles (version “maison”)

  • Poudre de graphite (lubrifiant) — conducteur principal.
  • Encre de Chine (contient noir de carbone + liant) — améliore la conduction fine et le bruit de contact.
  • Colle papier peint (HEC/CMC) — épaississant/thixotrope.
  • Liquide vaisselle — agent mouillant.

Matériel utile:

  • Balance au gramme (ou cuillères/volumes), petit mortier/spatule, plaque de verre, pinceau dur ou petite raclette, source de chaleur douce (option).

Préparer un gel “colle 5 %” (stock)

  • 95 g d’eau + 5 g de colle papier peint. Mélanger vigoureusement, laisser hydrater 20–30 min jusqu’au gel. Se garde quelques jours fermé.

Recettes

Deux variantes selon l’application (par 10 g de pâte):

  • Recette A — à la raclette (pâte ferme, peu de coulure)

    • Graphite: 7,0 g (70 %)
    • Encre de Chine: 2,5 g (25 %)
    • Gel colle 5 %: 0,45 g (4,5 %)
    • Liquide vaisselle: 1 goutte (~0,5 %)

  • Recette B — au pinceau (plus fluide, couches fines)

    • Graphite: 6,0 g (60 %)
    • Encre de Chine: 3,5 g (35 %)
    • Gel colle 5 %: 0,45 g (4,5 %)
    • Liquide vaisselle: 1 goutte (~0,5 %)

Sans balance: 3 parts graphite / 1 part encre. Ajouter un peu de gel jusqu’à consistance “dentifrice” (A) ou “yaourt épais” (B). Finir par 1 goutte de liquide vaisselle.

Procédé

  1. Base liquide
  • Mélanger l’encre + 1 goutte de liquide vaisselle.
  • Ajouter 1–2 petites noisettes de gel (≈ 0,4–0,6 g) et homogénéiser.
  1. Dispersion du graphite
  • Incorporer le graphite en 3–4 fois. Broyer/écraser au mortier ou spatule sur verre pour éliminer les grumeaux.
  1. Ajuster la rhéologie
  • Si la pâte s’affaisse: un soupçon de gel en plus.
  • Si trop sèche/granuleuse: un peu d’encre.
  1. Application
  • Support dégraissé (IPA). Idéal: gorge guidant le wiper.
  • Tirer 1–2 couches (A) ou peindre 2–4 couches (B), fines et régulières.
  • Séchage entre couches: 15–30 min.
  1. Cure et finition
  • Cure à l’air 12–24 h, ou 60–80 °C pendant 30–60 min.
  • Burnissage léger avec chiffon coton pour lisser la surface.

Option topcoat

  • Un voile très fin d’encre diluée 1:1 à l’eau peut lisser encore la surface. Vérifier que la résistance n’augmente pas de plus de ~10 %.

Contrôle et calibration

Essai sur coupon 100 × 5 mm:

  • Mesurer la résistance R entre extrémités.
  • Calculer Rs = R × (W/L) = R × 0,05.
  • Cible: Rs 100–200 Ω/□.

Ajustements:

  • Rs trop haut (>200 Ω/□):
    • Ajouter 5–10 % de graphite (ou passer une couche fine supplémentaire).
    • Réduire légèrement la part de gel.
  • Rs trop bas (<100 Ω/□):
    • Ajouter un peu d’encre (augmente liant + noir fin) ou une touche de gel.
    • Éventuellement amincir par un très léger ponçage P1000.
  • Bruit de contact/crackle:
    • Ajouter une couche de finition très fine (encre diluée), burnis léger.
    • Côté électronique, augmenter un peu le filtrage (ex: C ADC 100 → 220 nF).

Intégration électronique (bref)

Sans ampli‑op (simple, immédiat):

  • Résistance série d’alim: Rsérie ≈ 150 Ω depuis 3V3 vers l’extrémité “haut” de la piste, “bas” à GND.
  • Wiper → Rprot 1 kΩ → ADC; C 100–220 nF de l’ADC vers GND; Rpull 1 MΩ vers GND.
  • Courant typique avec R piste ≈ 15 kΩ: I ≈ 3,3 / (150 + 15000) ≈ 0,22 mA (varie avec ta R réelle).
  • Protection option: diodes clamp vers 3V3 et GND.

Avec LM358P (DIP‑8) à 3,3 V (gain ≈ 5):

  • Alim: Pin 8 → 3V3; Pin 4 → GND; découplage 100 nF + 4,7–10 µF près du boîtier.
  • Entrée: Wiper → Rin 100 Ω → Pin 3 (IN+ A).
  • Boucle: Rg 10 kΩ de Pin 2 (IN− A) vers GND; Rf 39 kΩ entre Pin 1 (OUT A) et Pin 2; Cf 47 nF en parallèle sur Rf.
  • Sortie: Pin 1 → Rout 1 kΩ → ADC; à l’ADC: C 100–220 nF et Rpull 1 MΩ vers GND.
  • Atténuation ADC: 6 dB (pleine échelle ≈ 2,2 V) recommandé; Vout attendu ≈ 0–2,1 V.

Routage essentiel:

  • Boucle Rf//Cf ultra‑courte (quelques mm).
  • C ADC au plus près de la broche.
  • Éviter les pistes I2S/PWM et audio puissance à proximité du nœud wiper/ADC.
  • Plan de masse continu sous la zone analogique.

Conseils de durabilité

  • Plus de graphite = couche plus “sèche” et résistante mécaniquement; plus d’encre = surface plus lisse mais film plus fragile si trop chargée.
  • Éviter l’excès d’épaississant: augmente la sensibilité à l’humidité et la résistance.
  • Topcoat très léger seulement si nécessaire; tester d’abord sur coupon.

Checklist rapide de mise au point

  • Coupon 100 × 5 mm préparé et mesuré → Rs dans la cible.
  • Piste finale appliquée en 2–4 couches fines, surface burnishée.
  • Mesure R totale de la piste → dans l’intervalle 10–20 kΩ (ou noter la valeur réelle).
  • Montage électronique testé à blanc (wiper à 0 % et 100 %): Vout ≈ 0 V et ≈ 2,0–2,2 V (avec LM358).
  • Pas de crackle audible/visible à la lecture; sinon, ajouter une fine couche d’encre ou augmenter le filtrage.

Annexe: formules utiles

  • Rs (Ω/□) = Rmesurée × (W/L).
  • Rbande ≈ Rs × (L/W).
  • Puissance dissipée piste ≈ I² × Rbande; rester très faible (mW) ici.

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