Les principaux composants utilisés pour Arduino
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Les principaux composants utilisés pour Arduino
Composants électronique et Arduino 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=RxI Composants électronique et Arduino 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. Composants électronique et Arduino IV- Le concept de modulation de largeur d'impulsion (MLI) 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). Composants électronique et Arduino V- Découvrir le bouton poussoir Description 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 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. Symbole Principe général 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 connectée... 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 électromagnétiques ambiantes. Si on enregistrait l'état de la broche, on obtiendrait quelque chose comme çà : Composants électronique et Arduino 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 » internes 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. pinMode(BP, INPUT); // broche en entrée digitalWrite(BP, HIGH); // ACTIVATION DU RAPPEL AU PLUS INTERNE