Module 4 : Prototypage d’électronique#

Ici marque l’entrée de la raison principal pour laquelle j’ai pris le cours de PHYS-F517 : l’électronque. j’ai fait du codage à partir de l’espace de codage Arduino IDE. Le micro-ordinateur à programmer est un Raspberry pi pico. J’ai reçu un kit (pour 20 euros de caution, j’ai pu l’emmener chez moi) qui contiennent différentes pièces électroniques (dont le microcontrôleur).

Acte 1 : Présentation#

Scène 1 : Le contenu du kit#

1) Un microcontrôleur de type Raspberry Pi Pico GPIO Breakout, qui est codable, contrôlant les entrées et les sorties en électricité et permet de lire et afficher des résultats. Autre particularité : il possède une LED RGB, une led qui produit à la fois du rouge, du vert et du bleu. en fonction de l’intensité respective de ces trois couleurs, la LED produit une très large gamme de couleurs (à peu près n’importe laquelle, y compris les couleurs non-spectrales).

2) Un câble USB-C qui connecte le micro-ordinateur à un ordinateur, permettant le codage du Raspberry Pi et/ou recevoir de l’électricité.

3) Une photorésistance, dont la résistivité décroît au fur et à mesure que la luminosité ambiente augmente (et vice-versa).

4) Un transistor MOSFET, utilisé dans les montages à courants élevés, qui ne laisse passer le courant que si le collecteur et la base (qui reçoivent en entrée un courant électrique) sont alimentés en électricité.

5) Un capteur d’humidité et de température de type DHT20, qui mesure la température en degré et l’humidité en pourcentage de saturation.

6) Un bouton-poussoir, qui ne laisse passer le courant électrique que s’il est maintenu enfoncé (sinon, le circuit s’ouvre).

7) Un photocoupleur, qui fait la jonction entre deux circuits à sources l’alimentations distinctes, en assurant le passage entre les deux non pas avec des électrons, mais avec des photons à infrarouges, captés par un phototransistor.

8) Un transistor NPN, parfait pour une utilisation à faible courant (comme ici), ayant les mêmes propriétés que le MOSFET.

9) Un buzzer piézoélectrique, qui convertit le son en électricité (fonctionne alors comme un capteur de son) ou convertit l’électricité en son (marche comme étant un émetteur de fréquence sonore).

10) Un encodeur rotatif, qui module la sortie électrique en fonction de la position angulaire de la molette.

11) Un potentiomètre, qui module l’intensité du courant électique en fonction de la position angulaire de la molette (molette qui modifie la résistance interne du composant).

12) Un breadboard, qui sert à connecter des pièces électroniques entre elles (chaque ligne est composée de 5 cases interconnectées, dans lequelles il faut insérer une fiche métallique. Les lignes sont indépendantes entre elles).

13) Un câble à connexions mâle-femelle.

14) Un câble à connexions mâle-mâle.

15) Un câble à connexions femelle-femelle.

16) Un moteur de type Servo, dont la rotation peut être modulée en codant le micro-ordinateur sur lequel il est rattaché.

17) Les hélices clipsables du moteur, avec des vis.

18) Un diode Zener, qui laisse passer facilement le courant dans un sens mais qui, dans l’autre, le laisse difficilement passer (vrai en-deça d’un certain potentiel).

19) Une résistance, de valeur inconnue, qui affaiblit le courant électrique en chauffant.

20) Une LED orange, qui possède les mêmes propriétées que la diode Zener (définition d’une diode), mais émet de la lumière, ici, dans le champ du visible (les LEDs ne peuvent qu’envoyer une couleur dite spectrale (qui apparaît lorsqu’on diffracte de la lumière blanche)).

21) Une autre résistance, de valeur inconnue.

scène 2 : Le paramétrage d’Arduino IDE#

On ne peut espérer coder n’importe quoi, il faut paramétrer l’application pour qu’il code un certain type de microcontrôleur, associé à un port USB spécifique.

Acte 2 : Capteur DHT20#

Le seul composé électronique qu’il m’a été demandé de faire est le capteur d’humidité et de température.

scène 1 : Les spécificités#

• Au niveau de la mesure de l’humidité, il y a une incertitude relative de +/- 3%.

• Au niveau de la mesure de la température, il y a une incertitude relative de +/- 0,5°C.

Pour mesurer ces deux paramètres de façon optimale, il faut rester dans une gamme de température et d’humidité, dont voici le tableau :

• La gamme de potentiel supportée par le module est entre 2,2V et 5,5V

Scène 2 : Le circuit#

• Le câble jaune connecte à la sortie “3V3” (qui envoie continuellement 3,3V, pour l’alimentation du capteur).

• Le câble noir connecte à la fiche numérique “GP0”. Pour le capteur, il va servir à synchroniser les données entre le capteur et le micro-ordinateur.

• Le câble blanc relie le module à la prise de terre, pour refermer le circuit.

• Le câble rouge connecte à la fiche numérique “GP1”, pour recevoir les instructions du micro-ordinateur et rendre les données convoitées.

Scène 3 : Le codage du capteur.#

Je ne vais pas coder moi-même le micro-ordinateur, mais je vais télécharger le code dans la bibliothèque de l’application et l’importer.

Il faut ensuite modifier le code pour que les fiches GP0 et GP1 soient ceux qui envoient et reçoivent les informations.

Scène 4 : Le DHT20 en action#

L’image ici provient du module 4 du prjet de mon binôme, Jacob Mayorga.

• La ligne 1, en bleue, représente l’humidité relative en pourcentage de saturation.

• La ligne 2, en orange, représente la température, en degré Celsius.

Acte 2 : Réveil musical#

Scène 1 : Le schéma électronique#

• La résistance de la photorésistance diminue proportionnellement avec l’intensité lumineuse, donc elle désactive le mécanisme quand celui-ci est plongé dans le noir (la nuit).

• Le photocoupleur lie les deux circuits qui, séparément, pourraient fonctionner indépendemment mais, dans ce cas, le courant du buzzer ne peut passer que si le courant côté photorésistance est suffisament intense. J’ai décidé de le mettre car il préviens l’hypersensibilité du système (ce qui fait qu’à la pénombre, le mécanisme ne se déclenche pas).

• Le buzzer piézoélectrique émet du bruit en convertissant le courant électrique en onde sonore. Etant donné qu’il est couplé à la photorésistance, l’intensité du son devient plus forte avec la luminosité.

Scène 2 : Le codage du module#

Pour tous ceux qui souhaiteraient télécharger le code, voici le lien.

void setup() {

 pinMode(1, OUTPUT);

}

void loop() {

tone (1, 22.5);
delay (500);

tone(1, 55);
delay(500);

tone (1, 110);
delay(500);

tone (1, 220);
delay (500);

tone (1, 110);
delay(500);

tone(1, 55);
delay(500);

tone (1, 110);
delay(500);

tone (1, 220);
delay (500);

tone (1, 440);
delay (500);

tone (1, 220);
delay (500);

tone (1, 22.5);
delay (500);

tone(1, 55);
delay(500);

  tone (1, 110);
delay(500);

tone(1, 55);
delay(500);

tone (1, 22.5);
delay (400);

noTone (1);
delay (70);

tone (1, 22.5);
delay (400);

noTone (1);
delay (70);

tone(1, 55);
delay(500);

tone (1, 110);
delay(500);

tone(1, 55);
delay(500);

tone (1, 22.5);
delay (750);

noTone(1);
delay (2000);
}

• [void setup] permet de paramétrer les fiches.

• [void loop] permet de paramétrer le comportement du courant électrique et de créer une boucle infinie.

• [pinMode] nous permet de sélectionner la fiche (un numéro est associé à chaque fiche) et nous indique si c’est une entrée [INPUT] ou une sortie [OUTPUT].

• [tone] associe à la fiche et la fréquence du son émis.

• [noTone] permet de couper l’émisson de son.

• [delay] nous indique la durée de l’information (en millisecondes)

Scène 3 : Le test du réveil#

Si la video ne s’affiche pas, voici le lien qui permettent de la lire.