Électricité de base¶

L'électricité sur les appareils¶

L'objectif de cette section n'est pas de vous donner une formation scientifique sur ce qu'est le voltage, l'ampérage, etc. D'ailleurs, ce sont des notions que vous avez vu au secondaire (ou lycée). Je vous suggère de vous référer à votre cours de science physique pour vous rafraîchir la mémoire.

L'objectif est plutôt de savoir comment et où vous pouvez mesurer ces valeurs pour vous assurer que votre circuit fonctionne correctement.

⚡ Le Voltage (Tension Électrique)¶

Le voltage, aussi appelé tension électrique, est la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit. C’est la force qui pousse les électrons à circuler dans un conducteur. Il est mesuré en volts (V).

On peut comparer le voltage à la pression de l'eau dans un tuyau : plus la pression est élevée, plus l'eau (les électrons, dans notre analogie) circule rapidement.

⚠️ Importance de respecter la tension¶

Alt text

Lorsque vous branchez un circuit électronique, il est crucial de respecter la tension requise par l'appareil, car :
- Si la tension est trop élevée, vous risquez de griller les composants (surchauffe, court-circuit).
- Si la tension est trop faible, l’appareil ne fonctionnera pas correctement ou pas du tout.

Exemple : Alimenter un Arduino conçu pour 5V avec une source de 12V sans régulateur peut détruire la carte.

🔄 La polarité : un facteur essentiel¶

La polarité détermine la direction du courant électrique. Il existe deux polarités :
- Positive (+) : généralement le fil rouge.
- Négative (-) : généralement le fil noir (ou la masse/GND).

Elle est indiquée par des symboles sur les appareils :
- Courant continu (DC) : + et - ou symboles ⎓
- Courant alternatif (AC) : symboles ∿ ou ~

⚡ Danger :
- Brancher un appareil en inversant la polarité peut provoquer des dommages irréversibles.
- Certains appareils incluent des protections contre l’inversion de polarité, mais ce n’est pas toujours le cas.

🔍 Courant continu (DC) vs courant alternatif (AC)¶

Note : En électronique embarquée (comme Arduino), nous utilisons principalement le courant continu (DC).
Le courant alternatif (AC) est plus courant dans les applications de haute tension, comme l’alimentation des maisons ou des moteurs industriels.

Courant Continu (DC)	Courant Alternatif (AC)
Utilisé pour l’électronique (Arduino, LEDs, etc.)	Utilisé pour le réseau électrique domestique
Tension constante (ex: 5V, 12V)	Tension qui varie de manière sinusoïdale
Polarité fixe (+ et -)	Pas de polarité fixe (oscille entre + et -)

L'ampérage¶

L'ampérage est la quantité de courant qui circule dans un circuit. L'ampérage est mesuré en ampère (A).

Un appareil ou composant consomme de l'ampérage. Vous pouvez brancher un adaptateur qui peut fournir plus d'ampérage qu'un appareil a besoin. Car l'appareil ne consommera pas plus d'ampérage que ce qu'il a besoin.

Avez-vous déjà touché un adaptateur qui était très chaud? La raison est que votre appareil consomme beaucoup d'ampérage pour sa capacité de dissipation de chaleur.

Il est important de respecter la valeur d'ampérage de l'appareil, car si vous branchez un appareil qui consomme trop d'ampérage sur un adaptateur qui ne peut pas fournir assez d'ampérage, vous risquez de brûler votre appareil.

Alt text

Exemples¶

Si vous branchez un adaptateur de portable qui fournit un maximum de 45W sur un portable qui nécessite 90W, vous risquez d'endommager votre portable et votre adaptateur lors des périodes de haute consommation (Ex : Gaming).
Si vous branchez un adaptateur de 5V en courant continu qui fournit 1A sur un Raspberry Pi 3, votre appareil ne démarrera pas. Le Raspberry Pi 3 nécessite un minimum de 2.5A pour démarrer.

Important Life skill¶

Habituellement sur les appareils, on peut trouver une étiquette ou gravure près du port de branchement qui indique le voltage de l'appareil. Par exemple, un appareil qui fonctionne à 5V aura une étiquette qui indique 5V.

Les symboles suivants sont souvent utilisés sur les fiches signalétiques des appareils :

Symbole	Description
	Type de polarité
	Type de courant

Voici quelques exemples de fiches signalétiques :

Photo	Description
	Appareil acceptant un voltage de 12 volt en courant continu et nécessitant 0.5 ampère avec une polarité positive
	Appareil acceptant un voltage de 5 volt en courant continu et nécessitant 1 ampère avec une fiche à polarité positive
	Adaptateur avec sortie de 12V en courant continu pouvant fournir 0.5A avec une fiche à polarité positive
	Adaptateur avec sortie de 12V en courant continu pouvant fournir 150mA avec une fiche à polarité inconnue... Lorsque la polarité n'est pas indiqué, c'est qu'il s'agit d'un connecteur qui n'est pas de type barrel. Il peut s'agir d'un connecteur USB.
	Adaptateur avec sortie de 5V en courant continu pouvant fournir 1A avec une fiche USB
	Adaptateur avec plusieurs valeurs de sortie. Il s'agit d'un adapteur de type USB-C

L'électricité de l'Arduino¶

Entrée¶

Sur votre Arduino, on utilise généralement le port USB pour alimenter la carte. Le voltage d'entrée est de 5V. Cependant, il y a aussi un port d'alimentation externe qui peut être utilisé pour alimenter la carte. Ce port peut accepter un voltage de 7 à 12V. C'est le voltage que vous pouvez utiliser pour alimenter votre carte.

Perle de culture

L'appareil permet d'avoir un voltage variable en entrée, car il y a un régulateur de tension qui permet de convertir le voltage d'entrée en un voltage de 5V.

Sortie¶

Le voltage de sortie des broches de l'arduino est de 5V. C'est le voltage de sortie de la carte. C'est le voltage que vous devez utiliser pour brancher vos composants.

Selon la documentation de l'Arduino Mega, il ne peut fournir que 40 mA par broche pour un total maximal de 200mA pour l'ensemble des broches . C'est pourquoi il est important de lire la documentation de vos composants pour savoir les spécifications électriques de chacun.

Attention!

Toutefois, ceci n'est pas le standard de l'industrie. La plupart des composants sont branchés sur un voltage de 3.3V. C'est pourquoi il est important de lire la documentation de vos composants pour savoir quel tension ils utilisent.

Résumé¶

Ces notions vont vous permettre éventuellement de faire attention lorsque vous branchez des appareils avec des adaptateurs qui ne sont pas d'origine.

Faire un montage électrique¶

Avant de commencer, très important¶

La convention veut que les fils rouges soient branchés sur les fils positifs (+) et les fils noirs sur les fils négatifs (-). C'est une convention, mais c'est une convention qui est respectée par la plupart des gens et l'industrie. ⭐C'est donc une convention que vous devez respecter⭐.

Je retrancherai des points si vous ne respectez pas cette convention!

Documentation - Introduction à l'Arduino¶

👉👉👉👉 Head's up pour le prof!! 👈👈👈👈

Parcourir l'excellent document de Jean-Philippe Boulard sur l'introduction à l'Arduino.

Branchement de base¶

Dans votre kit, je vous suggère le branchement de base permanent suivant :

Alt text

ou encore celui-ci avec l'unité d'alimentation de base (PSU):

Alt text

Ce branchement permet d'accélérer le démarrage de vos projets. Il vous permettra de tester vos programmes sans avoir à brancher et débrancher les conducteurs à chaque fois.

Brancher une DEL¶

Comme indiquer dans le document d'introduction à l'arduino, pour brancher une DEL il faut une résistance en série. La résistance est nécessaire pour limiter le courant qui passe dans la DEL. La DEL est un composant très sensible au courant qui passe à travers elle. Si le courant est trop fort, la DEL peut être endommagée.

Voici un schéma de branchement d'une DEL avec une résistance en série :

Alt text

La DEL est branchée sur la broche 9 de l'Arduino.
Pour la contrôler, il faudra faire un programme.

Brancher un bouton¶

Dans ce document, je vous présente une méthode pour brancher un bouton. Cependant, il existe plusieurs façons de brancher un bouton. Vous pouvez brancher un bouton avec une résistance en série ou en parallèle. Vous pouvez aussi brancher un bouton avec un condensateur.

La première chose à savoir c'est le branchement interne du bouton. Dans votre kit, il s'agit de boutons poussoirs momentanés.

Le schéma interne du bouton est le suivant :

Alt text

Voir le tutoriel suivant.

Voici un circuit de branchement du bouton qui doit être programmé en mode INPUT_PULLUP. ⭐⭐ Je répète, c'est très important de le brancher en mode INPUT_PULLUP, sinon vous créez un court-circuit!!! ⭐⭐.

Alt text

Code pour lire le bouton¶

Pour lire la valeur du bouton, il faut en premier lieu configurer la broche en mode INPUT_PULLUP et ensuite utiliser la fonction digitalRead().

Lecture d'un bouton en mode INPUT_PULLUP
// Déclaration des variables
int bouton = 2; // broche 2

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Initialisation du port série
  // Configuration de la broche en mode INPUT_PULLUP
  pinMode(bouton, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  // Lecture de la valeur du bouton
  int valeurBouton = digitalRead(bouton);

  // Affichage de la valeur du bouton
  Serial.println(valeurBouton);
  delay(10);
}

Exercices¶

Voir la liste des exercices ici.

Électricité de base¶

L'électricité sur les appareils¶

⚡ Le Voltage (Tension Électrique)¶

⚠️ Importance de respecter la tension¶

🔄 La polarité : un facteur essentiel¶

🔍 Courant continu (DC) vs courant alternatif (AC)¶

L'ampérage¶

Exemples¶

Important Life skill¶

L'électricité de l'Arduino¶

Entrée¶

Sortie¶

Résumé¶

Faire un montage électrique¶

Avant de commencer, très important¶

Documentation - Introduction à l'Arduino¶

Branchement de base¶

Brancher une DEL¶

Brancher un bouton¶

Code pour lire le bouton¶

Exercices¶

Références¶