Ce livre sur Arduino détaille de manière très pragmatique toutes les connaissances nécessaires au lecteur pour progresser rapidement dans la conception de circuits électroniques sur carte d’Arduino. Il éclaircit à la fois les notions électroniques, mais aussi les concepts de programmation informatique de ces cartes. L’objectif est de guider le lecteur au travers d’une démarche claire, afin qu’il puisse concevoir, étape par étape, ses propres projets en toute autonomie. Avoir des bases en électronique et quelques notions de programmation est un plus pour en tirer pleine­ment parti.

Après une description détaillée de l’écosystème Arduino et du matériel nécessaire, l’auteur présente onze projets permettant de couvrir de nombreux domaines tels que la domotique, la robotique ou l’Internet des Objets. Chaque projet, dont la difficulté est graduelle, est conçu pour être utilisable immédiatement tout en étant une base pour des réalisations de plus grande envergure en y apportant de multiples améliorations. Certaines d’entre elles sont décrites dans le livre, d’autres restent à imaginer selon les besoins de chacun.

Accompagné tout au long de la fabrication de chaque projet, le lecteur pourra ainsi apprendre à décoder les mes­sages de télécommandes infrarouges pour ensuite réaliser sa propre télécommande. Il fabriquera également une veilleuse automatique, une lampe multicolore ou encore un détecteur de présence. Les compositeurs de musique électronique pourront réaliser un véritable synthétiseur musical pseudo-analogique avec arpégiateur. Les bricoleurs se pencheront sur le testeur de piles et batteries, sur le télémètre ou encore sur le traceur GPS. Sans oublier la station météorologique ou le robot suiveur de ligne.

À l’issue de ce livre, le lecteur sera en mesure d’imaginer et de concevoir ses propres projets et d’aller encore plus loin dans la découverte de l’électronique et de la programmation avec Arduino.

Introduction

1. 1. Pourquoi ce livre ?
2. 2. À qui s’adresse ce livre ?
3. 3. Arduino, c’est quoi ?
   1. 3.1 Histoire
   2. 3.2 Les cartes Arduino et l’IDE Arduino
   3. 3.3 Les cartes d’extension ou shields (boucliers)
   4. 3.4 Les bibliothèques (ou librairies)
4. 4. Prérequis
   1. 4.1 Prérequis électroniques
   2. 4.2 Prérequis informatiques
5. 5. Rêvons un peu de vos futurs projets...
   1. 5.1 Bras robotisé imprimé en 3D
   2. 5.2 Panneau solaire monté sur traceur
   3. 5.3 Traceur CNC à stylo
   4. 5.4 Et d’autres encore...

Avant de commencer...

1. 1. Rappels importants
   1. 1.1 Quelques éléments de sécurité
   2. 1.2 Éviter certaines erreurs courantes
      1. 1.2.1 Câbler à vide
      2. 1.2.2 Protéger les surfaces de contact
      3. 1.2.3 Prendre garde à l’électricité statique
      4. 1.2.4 Relier les masses
      5. 1.2.5 Vérifier le câblage avant la mise sous tension
2. 2. Principe et structure d’un projet
3. 3. Liste des projets
4. 4. Matériel, outillage nécessaires et coût d’acquisition
   1. 4.1 Le multimètre
   2. 4.2 Les pinces
   3. 4.3 Nécessaire à soudure
5. 5. Comment se procurer le matériel ?
   1. 5.1 Acheter le matériel
   2. 5.2 La récupération de composants
6. 6. Installation de l’IDE Arduino
   1. 6.1 Installation sous Windows
   2. 6.2 Installation sous Linux
   3. 6.3 Installation sous macOS
7. 7. Le logiciel de conception Fritzing
8. 8. Notions abordées par projet

Projet 1 - Décodeur de message infrarouge

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 La télécommande IR
   2. 3.2 Le récepteur IR
   3. 3.3 Montage
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Les déclarations préliminaires
   2. 4.2 La fonction setup()
   3. 4.3 La fonction loop()
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Réagir aux messages d’une télécommande
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 2 - Télécommande infrarouge

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 L’émission de message IR
      1. 3.1.1 Les protocoles IR
      2. 3.1.2 La LED IR émettrice
   2. 3.2 Les LED (loi d’Ohm, loi des Mailles)
   3. 3.3 Les boutons-poussoirs (pull-up, pull-down)
   4. 3.4 Montage
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Déclarations préliminaires
   2. 4.2 Fonction setup()
   3. 4.3 Fonction loop()
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Utiliser les résistances de pull-up internes
   2. 5.2 Témoin lumineux de transmission IR (LED built-in)
   3. 5.3 Programmation de scénarios
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 3 - Testeur de pile et batterie

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 Fonctionnement des piles et batteries
   2. 3.2 L’écran OLED SSD1306 et le bus I2C
   3. 3.3 Montage
      1. 3.3.1 Entrée analogique et convertisseur
      2. 3.3.2 Les transistors
      3. 3.3.3 Lire une datasheet, calculer la résistance de Base d’un transistor
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Les déclarations préliminaires
   2. 4.2 La fonction setup()
   3. 4.3 La fonction loop() et autres fonctions utilisateurs
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Protection contre les inversions de polarités
   2. 5.2 Protection contre le branchement de plusieurs piles
   3. 5.3 Améliorer l’affichage sur l’écran OLED
      1. 5.3.1 Changer de police de caractères
      2. 5.3.2 Afficher une image
      3. 5.3.3 Utiliser les fonctions de dessin
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 4 - Veilleuse automatique

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 La photorésistance (ou LDR)
   2. 3.2 Montage
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Les déclarations préliminaires
   2. 4.2 La fonction setup()
   3. 4.3 La fonction loop()
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Allumage progressif
   2. 5.2 Allumer un ruban de LED
   3. 5.3 Corriger l’effet de seuil
      1. 5.3.1 Correction par hystérésis
      2. 5.3.2 Correction par traitement linéaire
      3. 5.3.3 Correction par fonction approchante
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 5 - Détecteur de présence

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 Le capteur PIR
   2. 3.2 Les buzzers passif et actif
   3. 3.3 Montage
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Les déclarations préliminaires
   2. 4.2 La fonction setup()
   3. 4.3 La fonction loop()
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Rendre le projet autonome
   2. 5.2 Générer une alarme plus complexe
   3. 5.3 N’autoriser la détection que la nuit
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 6 - Synthétiseur musical

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 Les potentiomètres
   2. 3.2 L’anti-rebond ou debouncing
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Les déclarations préliminaires
   2. 4.2 La fonction setup()
   3. 4.3 La fonction loop()
   4. 4.4 La fonction updateControl
   5. 4.5 La fonction updateAudio
   6. 4.6 Programme final
   7. 4.7 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Ajouter des contrôleurs (potentiomètres et interrupteurs)
   2. 5.2 Multiplier les oscillateurs
   3. 5.3 Ajouter un écran OLED
   4. 5.4 Ajouter une prise MIDI IN
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 7 - Traceur GPS

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 Le récepteur GPS NEO-6M
   2. 3.2 Le lecteur de carte SD et le bus SPI
      1. 3.2.1 Le lecteur SD
      2. 3.2.2 Le bus SPI
   3. 3.3 Montage
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Les déclarations préliminaires
   2. 4.2 La fonction setup()
   3. 4.3 Les fonctions loop() et attente_gps()
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Rendre le traceur autonome
   2. 5.2 Pouvoir démarrer/arrêter l’enregistrement GPS
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 8 - Télémètre à ultrasons

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 Le capteur HC-SR04
   2. 3.2 L’écran LCD
   3. 3.3 Montage
      1. 3.3.1 Version simple sans écran
      2. 3.3.2 Version avec écran LCD
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Les déclarations préliminaires
   2. 4.2 La fonction setup()
   3. 4.3 La fonction loop()
   4. 4.4 Exécution du programme
   5. 4.5 Ajout de l’écran LCD
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Ajouter un afficheur OLED
   2. 5.2 Créer un boîtier
   3. 5.3 Utiliser un capteur étanche
   4. 5.4 Alimenter le montage grâce à une batterie
   5. 5.5 Ajouter des fonctionnalités
   6. 5.6 Améliorer l’affichage sur l’écran LCD
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 9 - Station météo

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Configurer Arduino IDE pour gérer une nouvelle carte
   2. 4.2 Vérification du fonctionnement du capteur
   3. 4.3 Connexion à un point d’accès Wi-Fi
      1. 4.3.1 Mise à jour du firmware de la carte MKR1000
      2. 4.3.2 Création du serveur web
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Abriter le circuit
   2. 5.2 Stocker les données sur une longue période
   3. 5.3 Réaliser un circuit moins coûteux
   4. 5.4 Affichage des mesures sous forme de graphes
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 10 - Robot suiveur de ligne

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 Le châssis
   2. 3.2 Le contrôleur des moteurs
   3. 3.3 Les capteurs optiques
   4. 3.4 Montage
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Gestion des capteurs optiques
   2. 4.2 Le contrôleur des moteurs
      1. 4.2.1 Création de la bibliothèque
      2. 4.2.2 Test de la bibliothèque
   3. 4.3 Finalisation du robot suiveur
   4. 4.4 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Jeu d’évasion
   2. 5.2 Robot artiste
   3. 5.3 Robot cartographe
6. 6. Ressources supplémentaires

Projet 11 - Lampe multicolore

1. 1. Présentation
   1. 1.1 Principe de fonctionnement
   2. 1.2 Notions abordées
2. 2. Matériel nécessaire
3. 3. Schéma et montage
   1. 3.1 Le module Bluetooth
   2. 3.2 Le ruban de LED RVB
4. 4. Programmation de l’Arduino
   1. 4.1 Test du ruban de LED
   2. 4.2 Le module Bluetooth HC-06
      1. 4.2.1 Appairage du téléphone avec le module HC-06
      2. 4.2.2 Programmation du module HC-06
   3. 4.3 Exécution du programme
5. 5. Améliorations possibles
   1. 5.1 Ajouter une animation
   2. 5.2 Améliorer le design de la lampe
   3. 5.3 Utiliser la lampe comme veilleuse
   4. 5.4 Réaliser une lampe connectée
   5. 5.5 Mémoriser les réglages
6. 6. Ressources supplémentaires

Approfondir le sujet

1. 1. Comment débuter un projet ?
   1. 1.1 Commencez avec un crayon et du papier
   2. 1.2 Faites des recherches
   3. 1.3 Identifiez les composants nécessaires.
   4. 1.4 Découpez le travail en tâches unitaires
   5. 1.5 Programmez en langage courant
   6. 1.6 Avancez module par module
   7. 1.7 Documentez et partagez
2. 2. Élargir l’éventail des possibilités
   1. 2.1 L’esprit open source
   2. 2.2 Les microcontrôleurs ESP-8266 et ESP-32
      1. 2.2.1 ESP8266
      2. 2.2.2 ESP32
   3. 2.3 Les Raspberry
      1. 2.3.1 Caractéristiques
      2. 2.3.2 Applications
   4. 2.4 Le partage d’informations : blog, YouTube, Fablab...
3. 3. Conclusion

 

1. Glossaire
2.  
3. Index