Cours — Électronique de base
Composants actifs : diodes et transistors
La diode : un sens unique
Une diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens (elle se comporte comme un clapet anti-retour électrique) :
- en sens direct (anode plus positive que la cathode) : la diode conduit, avec une petite chute de tension (environ 0,6 V pour une diode au silicium) ;
- en sens inverse : la diode bloque le courant.
On l'utilise notamment pour protéger un circuit contre un branchement de pile à l'envers, ou pour transformer un courant alternatif en courant continu (redressement).
Le transistor : un interrupteur commandé
Le transistor est un composant à trois pattes (base, collecteur, émetteur pour un transistor bipolaire) qui agit comme un interrupteur commandé électriquement :
- un petit courant appliqué sur la base permet de laisser passer un courant bien plus important entre le collecteur et l'émetteur ;
- il peut donc servir d'amplificateur (un petit signal en commande un plus grand) ou de commutateur (allumer/éteindre un circuit de puissance depuis un signal faible, comme celui d'un microcontrôleur).
Les réseaux informatiques et Internet
Architecture d'un réseau local (LAN)
Un réseau informatique permet à plusieurs appareils (PC, smartphones, imprimantes, consoles) de communiquer et d'échanger des données :
- Réseau Local (LAN) : réseau confiné à l'échelle d'une maison ou d'un collège (en Wi-Fi ou câbles Ethernet RJ45).
- Le Switch (commutateur) : distribue les paquets de données entre les ordinateurs d'un même réseau local.
- La Box Internet / Routeur : fait la passerelle entre ton réseau privé local et le réseau mondial géant Internet (WAN).
L'analogie du réseau postal : Le câble Ethernet est la route, le switch est le centre de tri local de ton quartier, et le routeur est l'aéroport international !
L'adresse IP et les protocoles
Sur Internet, chaque machine connectée possède une adresse IP (comme une adresse postale numérique unique) :
- Adresse IPv4 : 4 nombres séparés par des points (ex :
192.168.1.25). - Le serveur DNS : annuaire géant qui transforme les noms de sites compréhensibles par les humains (comme
google.fr) en adresse IP numérique de la machine serveur (142.250.74.227). - Le serveur Web : ordinateur allumé 24h/24 qui stocke les fichiers d'un site et les envoie à ton navigateur.
L'analogie du carnet de contacts : Au lieu d'apprendre par cœur le numéro de téléphone à 10 chiffres de ton ami, tu cliques sur son prénom dans tes contacts. Le DNS fait exactement pareil avec les sites web !
Capteurs et actionneurs
Les capteurs : percevoir le milieu
Un capteur transforme une grandeur physique (lumière, température, distance, pression…) en un signal électrique exploitable par un circuit :
- la photorésistance (LDR) : sa résistance diminue quand elle reçoit de la lumière ;
- la thermistance : sa résistance varie avec la température ;
- le capteur ultrason : mesure une distance en chronométrant l'aller-retour d'une onde sonore inaudible.
Les actionneurs : agir sur le milieu
À l'inverse d'un capteur, un actionneur transforme un signal électrique en une action physique :
- le moteur électrique : transforme l'énergie électrique en mouvement de rotation ;
- le servo-moteur : moteur capable de se positionner précisément à un angle donné, utilisé en robotique ;
- le relais : interrupteur électromécanique commandé par un petit courant, permettant de piloter un circuit de forte puissance en toute sécurité.
Capteurs, variables et logique de programmation
Signaux TOR (Tout Ou Rien) vs Analogiques
Dans un système robotisé, les capteurs captent une grandeur physique et la transforment en signal électrique pour le microcontrôleur :
- Capteurs logiques (Tout ou Rien - TOR) : ne renvoient que deux états : 0 ou 1 / VRAI ou FAUX (ex : interrupteur, détecteur de présence).
- Capteurs analogiques : mesurent une valeur continue qui varie progressivement (ex : capteur de luminosité, potentiomètre, capteur de température en °C).
- Capteurs numériques : envoient directement des données complexes sous forme de trames binaires (ex : caméra, module GPS).
En clair : TOR = une lampe qui est soit allumée soit éteinte. Analogique = un variateur qui règle l'intensité de la lumière en continu !
Variables et opérateurs logiques (ET, OU, NON)
En programmation avancée, pour mémoriser et traiter des informations :
- Une variable est une case mémoire étiquetée qui stocke une valeur modifiable au cours du programme (ex :
Score = 10,Vitesse = 50). - Les opérateurs logiques : combinent plusieurs conditions en même temps :
• ET (AND) : toutes les conditions doivent être vraies à la fois (Si Température > 25 ET Présence = VRAI $\rightarrow$ Allumer Clim).
• OU (OR) : au moins une condition doit être vraie.
• NON (NOT) : inverse le résultat.
L'analogie du carton étiqueté : Une variable, c'est une boîte où tu écris « Score » au marqueur. Quand tu gagnes un bonus, tu ouvres la boîte, tu effaces l'ancien score et tu mets le nouveau à la place !