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Extrait - Arduino Apprivoisez l'électronique et le codage (3e édition)
Extraits du livre
Arduino Apprivoisez l'électronique et le codage (3e édition)
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Matériel nécessaire

L’Arduino Uno

À l’heure où l’obsolescence condamne la plupart des objets électroniques âgés de quelques années, l’Arduino Uno fait figure d’exception. Il s’agit simplement de l’évolution du premier Arduino (cf. chapitre Présentation de l’Arduino - Évolution de l’Arduino). Mais il s’est déjà vendu à plus de 10 millions d’exemplaires et c’est loin d’être fini, parce que c’est l’Arduino le plus utilisé et le plus documenté.

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L’Arduino Uno

Il est parfait pour débuter, car il n’est ni trop cher, ni trop grand. Il est suffisamment robuste et puissant pour commencer et possède un nombre d’entrées et de sorties suffisant à la plupart des projets. De plus, il est compatible avec énormément de bibliothèques et de cartes d’extension, ce qui lui offre d’énormes possibilités d’évolution.

Caractéristiques techniques :

Microcontrôleur 

ATmega328P

Tension d’entrée

7 V à 12 V

Tension de fonctionnement

5 V

Fréquence

16 MHz

Entrées analogiques

6

Sorties analogiques virtuelles (PWM)

6

Entrées/sorties numériques

14

EEPROM

1 ko

SRAM

2 ko

Flash

32 ko

Contrôleur USB

USB-B

La plupart des exemples présentés...

Carte officielle, clones et contrefaçon ?

1. Un vrai Arduino

Choisissez une boutique fiable. Vous pouvez aussi consulter la liste des revendeurs de votre pays, sur le site officiel Arduino : https://www.arduino.cc/en/Main/Buy

Cette liste n’est bien sûr pas exhaustive, vous pouvez sûrement acheter ailleurs, mais méfiez-vous des prix trop intéressants : ils cachent souvent des contrefaçons.

L’Arduino Uno coûte généralement un peu plus de 20 €, ce n’est pas très cher si l’on considère qu’il est fabriqué dans un pays où les salaires et les conditions de travail sont correctes (Italie ou USA). De plus, cela permet de récompenser le travail des créateurs de cette merveilleuse petite carte.

2. Les clones 100 % compatibles

Ces cartes sont tout à fait légales tant qu’elles ne portent pas le nom d’Arduino. Elles sont souvent de bonne qualité et possèdent les mêmes fonctions que la carte officielle. Si elles sont beaucoup moins chères, c’est simplement parce qu’elles sont fabriquées en Chine.

Elles utilisent en général un autre type de contrôleur USB, ce qui peut (suivant votre configuration) vous obliger à télécharger et installer le bon driver. Cependant, une fois reconnue, la carte se comporte exactement comme...

Les outils

1. Le multimètre

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Exemples de multimètres (celui de droite est auto-range)

Il devient rapidement indispensable à tout bricoleur. Il permet de tester la tension (voltmètre), l’intensité (ampèremètre) et la polarité (distinguer le plus et le moins) d’une alimentation inconnue. Il est aussi très utile pour identifier rapidement la valeur d’une résistance (ohmmètre), ou pour vérifier que l’un des fils n’est pas coupé (testeur).

a. Choisir un multimètre

Il en existe à tous les tarifs. Les moins chers coûtent moins d’une dizaine d’euros alors que les plus chers peuvent atteindre plusieurs centaines. Pour un usage occasionnel, vous pouvez débuter avec un modèle à trente euros, mais évitez quand même de mesurer des tensions pouvant être dangereuses (supérieures à 50 V) avec ce type de multimètre.

Évitez cependant d’acheter le moins cher, ou préparez-vous à devoir rapidement rafistoler et/ou changer les fils, car ils sont souvent très fragiles et ne résistent pas très longtemps aux manipulations.

Si votre budget le permet, choisissez de préférence un modèle qui intègre l’auto-range (sélection automatique du calibre), plus confortable et plus facile à utiliser par un débutant.

b. Voltmètre

 Pour mesurer un courant continu, branchez le fil noir sur la fiche COM et le rouge sur la fiche VΩmA. Puis tournez le sélecteur jusqu’à V=.

 Si vous ne disposez pas de l’auto-range, choisissez une valeur supérieure à la tension supposée (20 pour mesurer une tension de 2 à...

Les composants électroniques

Il s’agit d’éléments qui réagissent au contact d’un courant électrique. Une fois reliés à l’Arduino, ils peuvent interagir avec lui en fonction du programme que vous avez écrit.

Par exemple, branchez une LED à l’un des connecteurs de l’Arduino, puis un bouton poussoir sur un autre connecteur. Ensuite, il suffit d’écrire un programme indiquant à l’Arduino ce qu’il doit faire : « Si l’on appuie sur le bouton, la LED s’allume cinq secondes, puis s’éteint. » ou « Si l’on appuie sur le bouton, la LED s’allume et si l’on appuie de nouveau, elle s’éteint. » ou « Si l’on appuie sur le bouton, la LED clignote ».

Vous trouverez plus de détails sur le rôle et les caractéristiques des composants les plus courants dans le chapitre Connaissances de base - Les principaux composants électroniques.

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Une résistance et une LED sur une breadboard

Les modules à relier

Les modules sont constitués de plusieurs composants reliés entre eux par un circuit imprimé. Ils ont chacun une fonction précise (horloge, communication, affichage, commande de moteur, alimentation, infrarouge, ultrasons, température, buzzer...).

Certains modules sont très faciles à fabriquer soi-même (une LED reliée à une résistance). Mais d’autres sont beaucoup plus élaborés.

Ils sont simples à utiliser, évitent les erreurs de branchement et coûtent parfois moins cher que les composants au détail.

Ils utilisent parfois des connecteurs spéciaux (Tinkerkit), ce qui permet aux enfants, aux débutants et aux personnes qui ne souhaitent pas s’encombrer avec les branchements de se concentrer surtout sur la programmation de l’Arduino.

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Les modules Bluetooth, commande de moteurs, capteur ultrasons

Les kits

Si vous ne possédez pas encore beaucoup de matériel, il peut être intéressant de vous procurer un kit. Il s’agit d’un assortiment de modules et de composants avec un support, un livret explicatif et éventuellement un Arduino (ou un clone).

Les kits sont souvent plus intéressants que l’achat de tous les éléments au détail, mais ils peuvent aussi contenir du matériel que vous avez déjà ou que vous n’utiliserez jamais. Aussi, vérifiez attentivement la liste des composants.

L’Inventor’s Kit de Kitronik (par exemple) regroupe la quasi-totalité du matériel nécessaire pour aborder le chapitre Premiers sketchs (il manque seulement l’encodeur rotatif). Il contient également quelques éléments utilisés dans le chapitre suivant (moteur à courant continu, servomoteur, afficheur 7 segments).

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L’Inventor’s Kit (https://kitronik.co.uk/)

Vous trouverez plus de détails à l’adresse suivante (sur mon blog) : https://arduiblog.com/2019/09/16/inventors-kit-pour-arduino/

Les shields (cartes d’extension)

La traduction littérale du mot shield en français serait bouclier, mais cela sonnerait étrange, alors soit nous utilisons le terme de carte d’extension, soit nous conservons le terme anglais.

Il s’agit de modules spécialement adaptés au format de la carte. Ils sont souvent prévus pour l’Arduino Uno, mais peuvent aussi être compatibles avec d’autres modèles. Les cartes d’extension sont plus faciles à utiliser, car il suffit de les emboîter sur les connecteurs de l’Arduino, un peu comme un couvercle (ou un bouclier), ce qui évite les erreurs de branchement.

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Motor Control Shield

Cependant, les cartes shield présentent quelques inconvénients par rapport aux modules à relier. Tout d’abord, leur utilisation est plus rigide, il n’est pas possible de choisir librement les connecteurs qui seront utilisés (il faut adapter le programme à la carte d’extension).

Par ailleurs, il n’est pas possible d’empiler les shields qui nécessitent le même port de l’Arduino.

1. Easy Module Shield

Cette carte d’extension est particulièrement adaptée aux débutants, car elle regroupe à elle seule de nombreux modules. Elle est très compacte et évite la manipulation des câbles et de la breadboard.

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Easy Module Shield

Connecteurs...

Les connecteurs spéciaux

Ce type de connecteurs est très pratique pour les enfants, les débutants ou simplement les personnes qui ne souhaitent pas utiliser de breadboard. Vous pouvez vous procurer séparément la carte shield (au format Arduino) et les modules qui vous intéressent ou choisir une mallette regroupant la carte d’extension accompagnée d’un assortiment de modules compatibles.

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La carte Grove Base Shield (lextronic.fr)

Les éléments sont généralement réutilisables avec d’autres cartes de développement (Raspberry Pi, micro:bit, Pyboard, PybStick...), à condition bien sûr de se procurer la carte shield correspondante.

Les modules commercialisés sont souvent beaucoup plus coûteux que les composants classiques (utilisant une breadboard), mais rien ne vous empêche de fabriquer vos propres modules avec des connecteurs à souder (ou à sertir).

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Connecteurs Grove à souder soi-même

Il existe de nombreux types de connecteurs, et même si certains sont plus courants que d’autres, il n’y a malheureusement pas vraiment de standard. Évidemment, les modules ne sont jamais compatibles avec les autres connecteurs. Toutefois, en cas de besoin, il n’est pas très difficile de bricoler soi-même un adaptateur.

1. Grove (Seeed)

Les connecteurs Grove sont constitués de 4 broches...

Recyclez (c’est mieux pour la planète et votre portefeuille)

Chaque année, nous produisons des centaines de milliers de tonnes de déchets électroniques. Ces déchets, particulièrement dangereux pour l’environnement, contiennent des métaux lourds, des produits toxiques, et ne sont pas biodégradables. Bien sûr, de nombreux efforts sont faits. Les points de collecte se multiplient et beaucoup de personnes font l’effort de trier les déchets et de les amener à la déchetterie. Espérons qu’ensuite les éléments sont correctement séparés, triés et détruits ou recyclés.

Mais cela constitue souvent un énorme gaspillage. Les objets jetés ne sont pas toujours en panne. Et même s’ils le sont, la panne n’est jamais généralisée, ils contiennent toujours des composants réutilisables. Le plus absurde est que nous jetons le matériel électronique que nous n’utilisons plus alors que nous achetons parfois les mêmes composants pour les utiliser avec l’Arduino.

Par exemple si vous avez un vieux magnétoscope qui traîne à la cave, vous pouvez très facilement récupérer la télécommande et le capteur infrarouge. Il pourront ensuite servir à piloter l’Arduino, cf. chapitre Communication...