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Extrait - Scratch et Raspberry Pi Projets maker pour s'initier à l'électronique et à la robotique (2e édition)
Extraits du livre
Scratch et Raspberry Pi Projets maker pour s'initier à l'électronique et à la robotique (2e édition)
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Matériel et composants

Introduction

Dans les prochains chapitres, vous allez apprendre à contrôler des composants électroniques avec Scratch. Cet ouvrage s’adressant à des débutants, nous allons utiliser des composants assez basiques : LED, résistances, lasers, moteurs, photorésistances. Afin de pouvoir réaliser les exemples et projets de cet ouvrage, vous allez devoir faire l’acquisition d’un peu de matériel.

1. Platine d’expérimentations

La platine d’expérimentations, appelée également breadboard, est utilisée pour effectuer rapidement des branchements sans aucune soudure. Les trous, dans lesquels viennent se ficher les composants et les fils, sont reliés entre eux. Certains sont connectés horizontalement, d’autres verticalement.

Il existe des plaques de différentes tailles. L’exemple suivant est composé de deux zones de travail. Chacune d’elle est divisée en deux parties :

  • Horizontalement : l’alimentation, avec en bleu la masse et en rouge la tension. Le Raspberry Pi permet d’alimenter en 3,3 V et 5 V, mais il est préférable pour certains projets d’utiliser une alimentation externe. Ce qui est important c’est que toutes les masses de toutes les alimentations utilisées soient reliées ensemble.

  • Verticalement : l’espace où...

Les actionneurs

Il s’agit de composants qui produisent une action (s’allumer pour une LED, tourner pour un moteur, etc.). Ce sont des composants de type sorties. Afin de pouvoir exécuter leur action, ils doivent recevoir une information sous la forme d’un courant électrique. Pour éteindre et allumer un actionneur, vous retrouverez généralement les termes :

  • output high : pour envoyer du courant.

  • output low : pour éteindre le courant.

1. Diodes

Les diodes électroluminescentes (appelées LED ou DEL) font partie des composants les plus utilisés. Elles présentent l’avantage d’émettre une lumière forte pour une faible consommation. Il existe différents types de LED (couleurs, clignotantes, etc.). Nous utiliserons des LED standards de 5mm. Vous pouvez acheter un lot de LED avec leurs résistances pour quelques euros.

Une LED est polarisée, c’est-à-dire qu’elle ne laisse passer le courant que dans un seul sens. Il vous faudra donc veiller au sens dans lequel elle est positionnée sur le circuit par rapport au sens du courant. En cas d’inversion, elle ne s’allumera pas et risque d’être endommagée.

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La tension aux bornes des LED est différente en fonction de leur couleur :

  • 1,5 V pour les LED rouges ;

  • 2 V pour les LED jaunes et vertes ;

  • 3,6 V pour les LED blanches....

Les moteurs

Il existe plusieurs types de moteurs dont l’utilisation dépendra des mouvements nécessaires dans vos projets.

L’utilisation de moteurs nécessite l’utilisation d’une alimentation externe afin d’obtenir plus de puissance.

1. Servomoteurs

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Le servomoteur est un moteur électrique qui embarque de l’électronique, le rendant intelligent. Il se compose de trois fils :

  • deux fils pour l’alimentation : rouge pour l’alimentation en 5V et marron ou noir pour la masse (GND) ;

  • un fil de données, orange ou jaune, pour le contrôler.

L’utilisation d’un servomoteur nécessite une alimentation supplémentaire (externe) car l’énergie dépensée par le servomoteur est supérieure à celle dispensée par la carte Raspberry Pi. Néanmoins, dans le cadre des exercices vous pourrez les connecter directement à un Pin délivrant du 5V (Pin 2 et Pin 4).

Les servomoteurs ne permettent pas d’effectuer des rotations complètes à 360°. Leur angle de rotation est compris entre 0° et 180°. Du fait de leur spécificité qui leur permet de rester bloqués sur un angle, les servomoteurs sont très utilisés dans l’univers du modélisme et de la robotique. Ils peuvent par exemple déplacer un bras jusqu’à une certaine position...

Les capteurs

Il s’agit de composants qui captent une information. Ils effectuent une mesure qui est transmise comme "entrée" au Raspberry Pi.

1. Bouton-poussoir

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Un bouton-poussoir peut se trouver sous plusieurs formes dans le commerce. Les plus simples que nous allons utiliser ont une forme carrée et sont pourvus de quatre pattes. Au centre se trouve un rond, le bouton.

Le principe de ce bouton est que lorsqu’il est appuyé, le courant passe, et lorsqu’on le relâche, le courant ne passe plus. À la différence d’un interrupteur, le bouton-poussoir ne garde pas sa position : il faut garder le doigt dessus pour qu’il y ait contact.

Coût : environ 0,30 euro.

2. Potentiomètre

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Les potentiomètres permettent de faire varier la tension et le courant en fonction de la résistance. Il existe plusieurs types de potentiomètres, différent par leur taille, mais également par la puissance qu’ils peuvent supporter.

3. Cellule photorésistante

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Une cellule photorésistante est un composant électronique dont la résistivité varie en fonction de la quantité de lumière qu’elle reçoit : plus elle est éclairée, plus sa résistivité baisse.

Il existe différents types de photorésistances, ayant des valeurs de résistance différentes en fonction...

Autre matériel nécessaire

La plupart des branchements que vous allez faire s’effectueront directement sur des plaques d’expérimentations. Mais vous pouvez avoir envie de créer des projets finis, pérennes, avec un habillage. Outre les matériaux pour l’habillage (bois, cartons, polystyrène) vous aurez besoin de fixer vos branchements, c’est-à-dire de procéder à la soudure des composants.

Pour cela, voici une liste non exhaustive du matériel dont vous aurez besoin.

Un multimètre

Je ne l’ai pas mentionné avant, mais le multimètre est un élément indispensable lorsqu’on se lance dans l’électronique. Il est très utile pour tester les composants, chercher les pannes sur un circuit.

Platine de montage

La plupart des exemples présentés dans cet ouvrage utilisent une plaque d’expérimentation, Breadboard. Néanmoins, vous souhaiterez probablement finaliser certains montages pour en faire des produits finis et faciles à manipuler. Pour cela, vous aurez besoin de platines de montages pour souder et connecter les composants.

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Un fer à souder

Il existe différents fers à souder sur le marché le premier prix étant aux alentours des 10 euros. J’ai pour ma part testé un fer à souder USB. C’est assez pratique lorsqu’on est nomade...

Conclusion

Les composants présentés dans ce chapitre sont des composants couramment utilisés, que ce soit avec un Raspberry Pi, mais également un microcontrôleur comme un Arduino. De nombreux autres composants existent, malheureusement tous ne peuvent pas être utilisés avec Scratch qui ne traite que des données digitales.

Dans les chapitres suivants, nous allons voir comment utiliser ces composants, les connecter à votre Raspberry Pi (ou à un microcontrôleur) et les contrôler avec Scratch.

Ce livre s’adresse à des débutants. Son objectif est de vous donner envie de découvrir la programmation et l’électronique, de vous donner envie d’aller plus loin en apprenant d’autres langages comme par exemple Python.