Les règles de base
COMPRENDRE LES RÈGLES DE BASE DE L'ELECTRONIQUE
L'électronique est la manipulation de signaux et d'informations électriques afin de les mesurer, les contrôler ou de les modifier.Des éléments désignés « composants » sont assemblés sous la forme de circuits. Ces assemblages peuvent être réalisés à la main ou par des sociétés industrielles qui intègrent et miniaturisent ces circuits. Par exemple, le processeur de la carte Arduino est un circuit intégré contenant des millions de composants.
La tension et la différence de potentiel (Volts)
Sur notre image, nous observons que les deux bassins sont à des altitudes différentes (1) et (2).Ces altitudes correspondent au potentiel électrique.
La différence entre les deux altitudes soit le dénivelé (3) correspond à la tension. Ce dénivelé va générer une pression à cause de la gravité.
La tension et le potentiel sont exprimés en Volts (notée V ou souvent U). La source d'alimentation électrique d'un circuit (une pile, par exemple) est une source de tension.
On mesure toujours une altitude par rapport à une référence. En électricité, on place souvent cette référence au (-) de l'alimentation (qui correspond ici au point (2)). Dans les schémas électroniques, cette référence correspond souvent à la « masse ». Lorsqu'on interconnecte deux circuits alimentés différemment, il est indispensable de leur donner la même référence (voir chapitre « Précautions d'utilisation »).
Le courant (Ampères)
Dans notre système, la pression générée par le dénivelé provoque un certain débit d'eau dans le réseau de tuyaux. Le débit correspond au courant. En électronique, le courant est exprimé en Ampères (A ou noté I ou i).
La résistance (Ohms)
Lorsque le tube se rétrécit dans notre exemple (4), une moins grande quantité d'eau peut circuler à la fois. Ce rétrécissement crée ce qu'on appelle une résistance. La pression du système (ou la force avec laquelle l'eau circule) n'est pas changée ; c'est plutôt le débit qui change. En électronique, la résistance est exprimée en Ohms (Ω ou noté R).
L'équation générale qui lie ces trois unités de mesure est : U = RI
Soit le voltage (U) est égal à la résistance (R) multipliée par le courant (I).
Circuits, parallèle ou série
Un circuit est un ensemble de composants électriques.Bien que cela semble contre-intuitif à première vue, on dira qu'il est « fermé » lorsqu'il y a continuité dans les connexions qui lient les composants entre eux. Un circuit « ouvert » comporte une discontinuité dans les connexions. Autrement dit, lorsque le circuit est fermé, le courant passe, et lorsqu'il est ouvert, il ne passe pas.
Lorsqu'on désigne un circuit comme étant en série, cela signifie que les éléments sont connectés les uns à la suite des autres, sur une même branche (5). Dans ce cas les valeurs de résistance vont s'additionner.
Dans un circuit en parallèle, les éléments sont situés chacun sur des branches indépendantes (6). Dans ce cas, les résistances sont situées à altitude égale et donc soumises à la même tension (voltage). Dans ce cas, le courant se partage dans chacune des branche.
AC/DC
Ces deux abréviations ne représentent pas seulement un groupe de rock. Un courant électrique DC, parfois noté CC, signifie « Direct Current » en anglais soit « Courant Continu ».C'est un courant qui ne varie pas dans le temps. Il peut être généré par une pile, une batterie ou un circuit d'alimentation qui redresse un courant alternatif.Le courant DC est le type de courant habituellement utilisé en électronique. Par exemple, votre carte Arduino est alimentée par ce courant.
Le courant AC signifie « Alternating Current » ou « Courant Alternatif ». Il s'agit d'un courant qui change de direction continuellement. Il peut être périodique, c'est-à-dire que sa fréquence est constante. La forme la plus utilisée est le courant sinusoïdal. Il est caractérisé par sa fréquence notée f et exprimée en Hertz, qui correspond au nombre d'aller-retour par seconde. Dans certains calculs, il peut arriver que l'on ait besoin de sa pulsation souvent notée oméga minuscule (w) = 2 x PI x f. Le courant électrique utilisé à la maison est AC.
Multiples
En électronique, les valeurs sont parfois très petites ou très grandes. Pour simplifier leur notation, on rencontre souvent des préfixes qui expriment des multiples des valeurs.
Par exemple, une valeur de 0.001 Ampères pourrait être écrite de plusieurs manières :
- 1 mA = 1 milliampère = 1.10-3 A = 0.001 A
Les composants
Les composants sont des éléments de base en électronique qui, une fois assemblés, constitueront un circuit électronique. Chacun de ces éléments a un comportement bien particulier, dépendant de ses caractéristiques et de ses conditions d'utilisation. Pour le choix et le dimensionnement des composants les plus complexes, il est utile de consulter leur fiche technique (« datasheet » en anglais).
Voici une description de quelques-uns de ceux-ci.
Résistance
Les résistances sont utilisées dans de nombreux cas, pour réduire une tension (voir plus loin le pont diviseur de tension), pour provoquer un courant, ou associées à d'autres composants pour des circuits plus complexes (exemple : filtre RC). Sa valeur est notée R et exprimée en Ohms.
En série, les résistances s'additionnent : Req = R1 + R2 + R3
En parallèle, c'est différent : 1 / Req = ( 1 / R1 ) + ( 1 / R2 ) + ( 1/R3 )
La formule associée à la résistance est : U = RI
En électronique, la valeur d'une résistance est codée par des anneaux de couleurs :
Dans l'exemple ci-haut, la résistance est de 220 kOhms, ou 220 000 Ohms. Le premier anneau est rouge. Dans le tableau ci-bas, le chiffre qui correspond à la couleur rouge est 2. Le second anneau est également rouge, donc notre chiffre est également 2. Le chiffre que l'on obtient en combinant à la suite les deux anneaux est donc 22. Finalement, le multiplicateur est jaune, correspondant à 10 000. Donc, 22 x 10 000 nous donne 220 000, ou 220 k.
Condensateur
Le condensateur (« capacitor » en anglais) est constitué de plaques de conducteurs, éléments qui permettent l'échange d'électricité, séparées par un isolant. Un condensateur est capable d'emmagasiner une tension électrique, un peu à la manière d'un réservoir. Sa valeur caractéristique est la capacité, notée C et exprimée en Farad (F). Il est souvent utilisé pour filtrer, c'est-à-dire lisser une tension (car il agit un peu comme un amortisseur) et il ne conduit l'électricité que si le courant change, par exemple lors de la mise sous tension ou l'extinction du circuit.
Les règles d'association sont l'inverse de celles des résistances :
En parallèle, les condensateurs s'additionnent : Ceq = C1 + C2 + C3
Tandis qu'en série : 1 / Ceq = ( 1 / C1 ) + ( 1 / C2 ) + ( 1 / C3 )
La formule associée au condensateur est : i = C ( dU / dt )
Remarque : plus la tension change, plus le courant à ses pattes sera fort. Il faut parfois se méfier de ces pics de courant à l'allumage et à l'extinction du circuit.
Bobine (« Coil »)
La bobine est un enroulement de fil conducteur. La bobine est souvent utilisée pour filtrer un courant, générer un champ magnétique (électroaimant) ou amplifier un signal (radio). Sa valeur caractéristique est l'inductance notée L et exprimée en Henry (H).
La formule associée à la bobine est : U = L ( di / dt )
Remarque : plus la tension change, plus le courant à ses bornes sera fort. Pour cette raison, il faut prendre quelques précautions lorsqu'on commute une bobine dans un montage : utiliser par exemple une diode « de roue libre » (voir « Diode ») qui évacuera la surtension à l'allumage et à l'extinction.
Transistor
Le transistor est une association de trois couches de semi-conducteur et dont la couche du milieu sert à contrôler le passage du courant dans les deux autres. Il s'agit d'un composant actif qui est souvent utilisé comme interrupteur ou amplificateur, à la manière d'un relais. Il existe différents types de transistor au comportement différent, les NPN et PNP, les transistors à effet de champ, ou MOSFET.
Pour plus de détails, consultez http://fr.wikipedia.org/wiki/Transistor
Diode
La diode est composée de deux couches de semi-conducteur et ne laisse passer le courant que dans un sens : de l'anode vers la cathode ; du (+) vers le (-). Elle peut servir à bloquer des retours de courants non désirés ou construire un pont redresseur pour passer d'un courant alternatif à un courant continu. Le trait présent sur le composant indique la cathode c'est-à-dire la borne négative (-).
Les capteurs sont des composants matériels, qui une fois correctement connectés à votre carte Arduino, peuvent fournir des informations sur le monde extérieur. Ceux-ci ont comme rôle de saisir une grandeur physique et de la convertir en information numérique. Il est ainsi possible de capter la plupart des phénomènes physiques comme le vent, la pression, la température, la lumière, la torsion, la distance, etc. L'on peut classifier l'ensemble des capteurs en trois familles suivant le type d'informations qu'ils renvoient.
Source : https://fr.flossmanuals.net/arduino/les-bases-de-lelectronique/