2.1 Introduction aux circuits
Comme les objets connectés sont créés avec des composants électroniques reliés à un microcontrôleur, une base en circuits électriques peut être utile à leur compréhension si on s’apprête à les programmer, ou nécessaire si on veut les créer. Pour le prototypage des objets connectés, tout comme pour l’apprentissage, on fait des circuits non soudés à l’aide d’une platine de prototypage. Pour pratiquer des circuits très simples, ajoutons seulement quelques composants : résistances, diodes électroluminescentes (DEL) et boutons. Si on veut créer quelques circuits sans microcontrôleur pour se familiariser avec les composants électroniques, on aura aussi besoin d’une pile.
2.1.1 Utilisation d’une platine de prototypage
Pour commencer, il faut savoir comment utiliser la platine de prototypage. Celle-ci va nous servir à connecter tous nos composants électroniques et éventuellement à les connecter aussi au microcontrôleur. Si on la regarde à la verticale, comme sur l’image ci-contre, on peut premièrement voir la paire de colonnes + et – de chaque côté. Dans ces colonnes, tous les trous sont reliés ensemble. On les utilisera pour connecter les pôles positifs et négatifs d’une pile ou le voltage et la terre de notre microcontrôleur et amener le courant à nos composants. Ensuite, chaque ligne comporte deux séries de 5 trous reliés les uns aux autres. On peut brancher deux composants sur une même ligne pour les connecter ensemble.
Figure 29 — Platine de prototypage Maskaravivek, Breadboard 2, CC BY-SA 4.0
2.1.2 Circuit simple avec une DEL
Figure 30 — Schéma d’un circuit simple avec une DEL
Figure 31 — Circuit simple avec une DEL
Prenons un circuit le plus simple possible. À la Figure 30 — Schéma d’un circuit simple avec une DEL, on voit son schéma, une pile, une DEL et une résistance. À la Figure 31 — Circuit simple avec une DEL, on voit comment ce schéma peut être réalisé. Notez qu’une DEL doit toujours être connectée en série à une résistance, sinon elle va brûler.
On peut calculer la résistance nécessaire avec la formule suivante : R = (Vs – Vf) / I où R est la résistance, Vs est le voltage de la source (5V pour un Arduino, 3.3V pour un Raspberry Pi), Vf est la diminution de voltage de la DEL (typiquement entre 1.8V et 3.3V selon les DEL) et I est le courant (ampérage maximum pour une DEL : 20 mA ou 0,02 A). Exemple : R = (3,3 – 1,8) / 0,02 = 75 Ω. 75 Ω est donc la résistance minimale. Plus on augmente la résistance, moins la DEL sera lumineuse. De plus, la DEL a un sens, comme indiqué sur le schéma. Par contre, la brancher à l’envers n’est pas dangereux, elle ne s’allumera simplement pas. Finalement pour que la DEL s’allume, le circuit doit faire une boucle fermée en intégrant la pile.
Figure 32 — Sens des DEL
2.1.3 Circuits en série et en parallèle
En partant du circuit précédent, on pourrait ajouter des résistances ou des DEL en série ou en parallèle et observer à chaque fois si la lumière augmente ou diminue en intensité.
Figure 33 — Résistances en série
Figure 34 — DEL en série
Figure 35 — Résistances en parallèle
Figure 36 — DEL en parallèle
2.1.4 Connecter des boutons
Ensuite, on peut apprendre à ajouter des boutons pour contrôler si le circuit est ouvert ou fermé. Nos boutons ont quatre connecteurs. Ils sont déjà reliés deux par deux, donc pour qu’un bouton contrôle le circuit on doit s’assurer d’utiliser un connecteur de chaque côté du bouton.
Figure 37 — Schéma d’un circuit avec un bouton
Figure 38 — Connecteurs du bouton
Figure 39 — Circuit avec un bouton
Vidéo 11 : Introduction aux circuits dans le simulateur
Vidéo 12 : Introduction aux circuits