Les principaux composants utilisés pour Arduino
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Composants électronique et
Arduino
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I – Découvrir ou redécouvrir la résistance
La résistance est un composant qui réalise une sorte de “goulot d'étranglement“ pour les électrons : elle sert à
limiter l'intensité qui circule dans le circuit.
La résistance :
se mesure en Ohms , le symbole du Ohm est le Ω (Omega),
cette valeur est indiquée par des bandes de couleurs présentes sur la résistance et qui correspondent
à un code de couleur,
peut aussi être mesurée avec un Ohmètre (ou multimètre)
n'a pas de sens de connexion particulier
existe avec plusieurs degrés de précision (5%, 1%..) et de puissance (1/4w, 1W, etc..) : en pratique on
utilise des résistances carbone 5% en 1/4w
On peut monter une résistance avec un autre
composant :
en série = à la queue leuleu
en parallèle = côte à côte
Symbolisée par :
La relation mathématique fondamentale pour la
résistance est la loi d'Ohm qui dit que :
la tension aux bornes de la résistance est égale
à la résistance multipliée par l'intensité, soit
U = R x I
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II- Découvrir ou redécouvrir la LED
La LED (Light Emitting Diode) est un composant électronique qui comme tout le monde le sait sert à produire
de la lumière :
la LED standard 5mm est de couleur rouge verte ou jaune
la tension à ses bornes est constante entre 1,5V et 2,4V environ lorsqu'elle est en circuit
son intensité de fonctionnement est de l'ordre de 20mA
la LED est une diode : elle a donc un sens de connexion facile à repérer :
sa patte courte doit être connectée vers le MOINS (à noter le méplat en regard)
sa patte longue doit être connectée vers le PLUS
Le montage type d'une LED standard en 5V
consiste à :
connecter la LED en série avec une
résistance (La patte – de la LED devra
être tournée vers le - )
la résistance a pour but de limiter l'intensité.
Utiliser une valeur entre 200 et 300 Ohms.
En pratique, j'utilise 270 Ohms / ¼ de watt.
Symbolisée par :
III- Principe
d'utilisation
d'une plaque d'essai
(ou “
breadboard“
)
Pour réaliser des montages électroniques sans soudure, on va utiliser ce que l'on appelle une « plaque
d'essai » ou « breadboard » en anglais. Une fois que l'on a compris comment utiliser cette plaque, on pourra
réaliser facilement toutes sortes de montages associés ou non à la carte Arduino.
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IV- Le concept de
modulation
de largeur
d'impulsion (M
L
I)
Rappelons à présent comment « simuler » des comportements analogiques à partir d'une broche d'E/S
numérique en sortie. Rappelez-vous :
numérique (ou ON/OFF) : tout ou rien, pas de niveau intermédiaire.
analogique : variation progressive avec tous les niveaux intermédiaires.
Par exemple, dans le cas d'une lampe :
en fonctionnement ON/OFF : la lampe est allumée ou éteinte
en fonctionnement analogique : la lampe peut voir sa luminosité varier d'aucune lumière à luminosité
maximale.
Simuler de
l'analogique
avec une broche
numérique
...
Il serait pratique de pouvoir réaliser un comportement « analogique » avec une E/S broche numérique...
mais comment faire ? La broche numérique ne peut en effet prendre que 2 niveaux : HAUT ou BAS....
Imaginez à présent que l'on définisse une période de temps donnée assez courte et que l'on allume la LED
que pendant une partie de cette durée, par exemple 25% puis qu'on la laisse éteinte les 75% restant et que
l'on recommence ensuite très rapidement. Que va-t-il se passer ? Vous verrez la LED allumée au quart de
sa luminosité maximale ! Le tour est joué...
En effet, la tension moyenne au fil du temps vaudra 25% de 5V soit 1,25V !
Le concept de
Modulation
de Largeur
d'Impulsion
(ou PWM)
Vous avez compris ? Alors, vous venez de saisir ce qui se cache derrière le concept de « Modulation de Largeur
d'Impulsion » ou MLI (Pulse Width Modulation en anglais, ou PWM) !
En pratique :
on appelle « duty-cycle » la période de temps de base, qui correspond à 100%
on fixera la largeur de l'impulsion (ou « pulse width ») de 0 à 100%,
ce qui en binaire s'exprimera par un octet dont la valeur sera entre 0(0%) et 255 (=100%).
Avec le langage Arduino, on générera une telle
impulsion grâce à l'instruction analogWrite() disponible
seulement sur les broches dites PWM (sigle ~ à côté soit
les broches 3,5,6,9,10,11).
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V- Découvrir
le bouton
pou
ss
o
i
r
De
sc
r
i
p
ti
on
Le bouton poussoir est un composant très simple : il s'agit d'un contacteur déclenché par l'appui sur un
bouton :
lorsque le bouton est appuyé, le contact est établi et le courant passe.
lorsque le bouton est relâché, le contact n'est pas établi et le courant ne passe pas.
Un bouton poussoir miniature dispose de 4 broches typiquement qui sont connectées 2 à 2 : à l'appui, le
contact est établi entre les 2 broches « à plat » lorsque le bouton est tourné vers soi.
Schema théorique
Symbole
Le bouton poussoir s'enfiche à cheval entre 2 colonnes sur la plaque d'essai, le
« plat » des broches tourné vers le bus d'alimentation : lorsque l'on appuie sur le
bouton poussoir, le contact est établi entre les 2 colonnes.
Principe
g
é
n
é
r
a
l
Comme on l'a déjà dit, une broche numérique utilisée en entrée va permettre de « lire » l'état de la broche.
D'où l'idée, très simple, de connecter un bouton poussoir entre la broche en entrée et le 0V afin d'interagir
avec la carte Arduino.
Ainsi :
lorsque le bouton est appuyé, le contact est établi et la broche sera connectée au 0V.
lorsque le bouton est relâché, le contact n'est pas établi et la broche ne sera pas connectée au 0V
Etat d'une broche
numérique
en entrée non
c
onn
e
c
té
e...
Si vous êtes attentif, vous allez vous poser cette question : « dans quel état sera la broche numérique en entrée
lorsqu'elle ne sera connectée à rien, c'est à dire lorsque le bouton poussoir sera relâché ? »
En effet, lorsque le bouton poussoir est relâché, la broche numérique en entrée restera non connectée et
lorsque Arduino lira son état, quel sera-t-il ??
On pourrait intuitivement penser que dans ce cas la broche sera à 1... En fait, dans cette situation, la broche va
se comporter comme une petite antenne... et va osciller en permanence au gré des interférences électro-
magnétiques ambiantes. Si on enregistrait l'état de la broche, on obtiendrait quelque chose comme çà :
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La
solution
: une
résistance
de « rappel au plus »
Vous comprenez que dans ces conditions, il sera impossible d'analyser l'état de la broche numérique en
entrée !!
Pour contourner ce problème, on « attache » au +5V (ou au 0V) la broche numérique en entrée à l'aide
d'une résistance assez élevée, de l'ordre de 10KOhms (la valeur exacte n'a pas grande importance, seul
l'ordre de grandeur est à respecter...) : on appelle cela le « rappel au plus ».
Du coup, lorsque la broche ne sera pas connectée, elle sera parfaitement maintenue à 5V et
l'enregistrement de la broche non-connectée deviendra :
Truc : Utiliser les
résistances
de « rappel au plus »
i
n
te
r
n
e
s
Les concepteurs de microprocesseur savent que vous allez utiliser un bouton poussoir sur une broche en
entrée et pour résoudre ce problème, ils ont prévus en interne des résistances de rappel au plus (ou pull-up)
internes.
Arduino dispose de telles résistances : elles pourront être activée par le programme.
ON ACTIVE LE « RAPPEL AU PLUS » interne de la broche
en écrivant la valeur HIGH sur la broche, bien qu'elle ait été
configurée en entrée.
p
i
n
M
od
e
(
B
P
,
I
N
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U
T
)
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)
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//
A
C
T
I
VA
T
I
ON
DU RAPPEL AU
PLUS
I
N
TE
R
N
E
1
/
5
100%