Initiation à l'électronique

Datasheet de composants à parcourir

DS485

Émetteur-récepteur pour communiquer en RS-485 ou RS-422. Datasheet

LM1117

Régulateur de tension de type “linear regulator”. Datasheet

LM2679

Régulateur de tension de type “switching regulator”. Datasheet

LMD18200

Pont en H pour les moteurs. Datasheet

LM741

Amplificateur opérationnel. Datasheet

LP395

Transistor bipolaire NPN. Datasheet

MSP430F5172

Micro-contrôleur de Texas Instruments. Datasheet des micro-contrôleurs MSP430Fx5xx

PCA9685

Composant pour contrôler la couleur de certaines LED grâce à l'I²C. Datasheet

SN74LVC2G125

Double porte logique “buffer”. Datasheet

TLC59116

Composant pour contrôler la couleur de certaines LED grâce à l'I²C. Datasheet

TM4C123GH6PM

Micro-contrôleur de Texas Instruments avec une architecture de type ARM Cortex-M Datasheet

TSOP7000

Capteur d'infrarouges. Datasheet

TXB0102

Composant servant à convertir entre eux deux signaux de tension différente. (?) Datasheet

Approches théoriques

Cette section regroupe les concepts théoriques utilisés dans l'analyse et la modélisation des circuits électroniques. Les utiliser sur des grands circuits (et sur les cartes du robot) peut être long et fastidieux si on n'a pas un ordinateur (voire inutile tout court), mais c'est toujours bien de connaître les bases théoriques.

Restez avec la souris devant une image pour avoir sa légende.

Capacité

Grandeur électrique représentant la quantité de charge électrique stockée par un dispositif pour une différence de potentiel donnée. Elle se mesure en farad (F) et correspond à la partie complexe de l'impédance si elle est négative.

Courant

Grandeur électrique correspondant à un flux de charges au cours du temps à travers une surface définie. Il se mesure en ampère (A) et 1 ampère correspond à une variation d'un coulomb par seconde. On peut le mesurer avec un ampèremètre branché en série ou le déduire avec un voltmètre et une résistance de shunt.

Générateur de courant

Dispositif qui délivre le même courant, quel que soit la tension appliquée. Il peut représenter un générateur réel si on y rajoute une résistance en parallèle.

 Représentations de générateurs de courant idéaux (à gauche) et réel (à droite).

Générateur de tension

Dispositif qui donne la même tension à ses bornes, quel que soit le courant appliqué. Il peut représenter un générateur réel si on y rajoute une résistance en série.

 Représentation d'un générateur de tension idéal (à gauche) et réel (à droite).

Impédance

Grandeur électrique semblable à une résistance pour un courant alternatif sinusoïdal. Elle se mesure en ohm et est une grandeur complexe.

Inductance

Grandeur électrique représentant le rapport entre le flux magnétique qui traverse un dispositif et le courant qui y circule. Elle s'exprime en henry (H) et correspond à la parte complexe de l'impédance si elle est positive.

Masse

Référence du potentiel électrique (fixée par convention à 0 V). Les tensions des autres zones se définissent grâce à elle.

Puissance

Grandeur électrique exprimée en watt (W) et donnée par P = u i, avec u la tension aux bornes d'un dispositif et i le courant circulant à son intérieur.

Résistance

Grandeur électrique qui définit la difficulté que le courant a à passer à travers un corps. Elle s'exprime en ohm ( Ω) et est la partie réelle de l'impédance. On définit avec le même mot le composant électronique.  Représentations d'une résistance dans les circuits électroniques et loi donnant la tension U en fonction de la résistance R et du courant I.

Tension

Différence de potentiel électrique entre deux points (:!: seulement en régime stationnaire! :!:). Elle se mesure en volt (V) grâce à un voltmètre branché en parallèle avec le dispositif à étudier.

Théorème de Thévenin / Norton

Théorème permettant de simplifier tout ensemble de dipôles en un générateur de tension réel (Thévenin) ou un générateur de courant réel (Norton).

Notions variées

Adaptation d'impédance / optimisation du rendement

Méthode pour optimiser le transfert d'informations entre deux dispositifs à impédance différente reliés par un fil. En effet, sans adaptation d'impédance, on aura des signaux qui se réfléchissent à la frontière entre les deux milieux et créer un phénomène d'ondes stationnaires, ce qui augmente les pertes énergétiques, réduit la puissance du signal transmis et peut le déformer. Habituellement on rajoute une résistance de valeur égale à celle du fil entre les deux dispositifs et le fil lui-même pour adapter l'impédance et éviter les problèmes cités plus haut.

ADC / CAN

Analogic Digital Conversion [Conversion Analogique Numérique en français]. Il permet de convertir un signal analogique en plusieurs bits, qui pourront ensuite être traités par le micro-contrôleur.

Amplificateur opérationnel

Dispositif amplifiant beaucoup la différence de tension entre les pattes + et -, tout en restant entre les tensions Vcc+ et Vcc-. Ses entrées ayant une impédance très élevée, on peut modéliser sa tension en sortie si on suppose que leur impédance soit infinie (et donc qu'il n'y ait pas de courant qui y rentre). Il est aussi appelé ampli op, AOP,…

 Représentation  dans les schémas électriques d'un amplificateur opérationnel.

Bobine

Composante électronique qui a une inductance, habituellement dans l'ordre des mH.  Représentations d'une bobine dans les circuits électroniques et loi donnant la tension U en fonction de l'inductance L et du courant i.

CMOS

Complementary Metal Oxyde Semi-conductor. Famille de composantes électroniques (surtout de portes logiques) basée sur la technologie du même nom.

Condensateur

Composante électronique qui possède une capacité, habituellement comprise entre les 10 pF et les 10 µF.

 Représentations d'un condensateur dans les circuits électroniques et loi donnant le courant i en fonction de la capacité C et de la tension u.

Diode

Composante électronique qui ne laisse passer le courant que dans un sens. Il en existe de différents types, comme les diodes Schottky (utilisée souvent pour protéger certaines composantes), les diodes Zener(qui permettent au courant de passer dans l'autre sens si la tension est plus élevée que le seuil en tension inverse) et les LED (qui émettent de la lumière).

 Représentations de différents types de diode dans les circuits électroniques. Du haut vers le bas, de gauche à droite: diode "classique", LED, diode Zener et diode Schottky.

Hacheur

Dispositif qui fait varier la tension d'un signal en courant continu. Utilisé surtout dans l'électronique de puissance.

I²C

Inter-Integrated Circuit. Bus série synchrone bidirectionnel half-duplex qui permet la communication réciproque entre le “maître” et les “esclaves”. Plus d'informations dans le léxique.

JTAG

Joint Test Action Group. Bus série synchrone permettant d'interagir facilement avec un micro-contrôleur et de le tester, en pouvant lire les registres intérnes.

Level shifter

Composante électronique permettant d'adapter la tension en entrée pour d'autres composantes nécessitantes une tension plus basse (ou plus haute).

Open collector

Type de sortie pour un circuit intégré utilisant un transistor bipolaire et des résistances pull-up. Appelé aussi open drain.

Pont en H

Dispositif permettant de contrôler la polarité d'un système. Utilisé surtout pour gérer les moteurs à courant continue et leur sens de rotation.

Potentiomètre

Résistance variable, souvent réglable à travers une vis.

 Représentation d'un potentiomètre dans les circuits électroniques et dispositif équivalent.

Pull-up/Pull-down

Résistance qui sert à empêcher d'avoir une entrée flottante (surtout avec des boutons). Le pull-down est relié à la masse et le pull-up au Vcc. On peut les appeler aussi résistances de tirage (pull-up) ou résistances de rappel (pull-down). Voici un  Schéma représentant une entrée sans résistance de tirage, avec pull-down et pull-up. On ignore le phénomène de rebond du bouton.schéma expliquant mieux la situation.

PWM

Pulse Width Modulation. Technique qui permet d'obtenir un signal analogique à partir d'un signal digital (0 ou 1).

 Représentation de signaux PWM avec différents rapports cycliques. La tension moyenne est la ligne jaune, celle verte montre ce qu'on verrait avec un oscilloscope.

Relais

Dispositif électronique qui peut être vu comme un bouton actionnable électriquement. Il est composé d'une ou plusieurs bobines qui, lorsqu'elles sont alimentées, font basculer une lame métallique, qui vient alors toucher des contacts différents. Des versions entièrement électroniques (relais statiques) existent également.

RS232

Norme qui définit les caractéristiques électriques de la couche physique pour une liaison série. Présente comme “port série” ou “port COM” dans les anciens PC (remplacée par l'USB dans les nouveaux), elle permet une communication asynchrone et duplex. Appelée aussi EIA-232.

RS485

Norme qui définit les caractéristiques électriques de la couche physique pour une liaison série. Contrairement à la RS232 elle gère aussi le mode de communication “half-duplex”. Appelée aussi EIA-485.

Shunt de courant

Dispositif de très faible résistance qui sert en tant que connecteur ou pour mesurer le courant qui le traverse grâce à un voltmètre.

Transistor

Composant électronique très utilisé en tant qu'interrupteur, amplificateur de courant, … Il y en a de différents types: bipolaires (NPN et PNP), à effet de champ,…

 Représentation dans les schémas électriques d'un transistor NPN (à gauche) et PNP (à droite).

TTL

Transistor-Transistor Logic est une famille de composantes électroniques basée sur le transistor bipolaire. Elles consomment plus d'énergie que les CMOS et sont plus sensibles à la tension d'entrée, mais elles sont plus rapides.

Oscilloscope

Cette section devrait aider tous ceux qui n'ont jamais utilisé ou qui n'aiment pas (voire ont été traumatisés par) l'oscilloscope, outil pourtant très utile pour tester les circuits et assez facile à utiliser une fois compris son fonctionnement. Voici le manuel des modèles disponibles au club. [work in progress]