Cours — Électronique de base

Chaîne d'information et chaîne d'énergie

La chaîne d'information (le cerveau du système)

Dans tout système automatisé (robot, portail électrique, volet roulant), l'information circule à travers 3 blocs indispensables :

Acquérir $\longrightarrow$ Traiter $\longrightarrow$ Communiquer

• Acquérir (les sens) : les capteurs mesurent l'environnement extérieur (bouton poussoir, capteur de température, cellule infrarouge, microphone).
• Traiter (le cerveau) : la carte électronique (microcontrôleur) exécute le programme informatique et prend les décisions.
• Communiquer (la transmission) : envoie les ordres aux actionneurs ou transmet des informations à l'utilisateur (Bluetooth, écran, voyant LED).

La chaîne d'énergie (les muscles du système)

La chaîne d'énergie décrit le trajet de la puissance pour faire bouger un mécanisme en 4 étapes successives :

Alimenter $\longrightarrow$ Distribuer $\longrightarrow$ Convertir $\longrightarrow$ Transmettre

• Alimenter : stocke ou apporte l'énergie brute (batterie, pile, panneau solaire, prise 230 V).
• Distribuer : aiguille le courant sous les ordres du cerveau (relais, transistor, interrupteur).
• Convertir : transforme l'énergie électrique en une autre forme utile (le moteur convertit en énergie mécanique, la lampe en lumière, la résistance en chaleur).
• Transmettre : achemine le mouvement jusqu'aux roues ou aux hélices (engrenages, courroies, chaîne de vélo).

Le courant et la tension

Intensité et tension : deux grandeurs différentes

Deux grandeurs permettent de caractériser l'électricité dans un circuit :

• l'intensité (notée I, en ampères, symbole A) : quantité de courant qui circule, mesurée avec un ampèremètre branché en série ;
• la tension (notée U, en volts, symbole V) : différence de potentiel entre deux points, mesurée avec un voltmètre branché en dérivation (en parallèle).

Une pile de 1,5 V fournit une tension de 1,5 volt à vide ; un circuit domestique français fonctionne en 230 V.

Utiliser un multimètre

Le multimètre est l'appareil de mesure de base en électronique, capable de mesurer plusieurs grandeurs selon son réglage :

• en mode voltmètre : mesure une tension (branchement en parallèle du composant) ;
• en mode ampèremètre : mesure une intensité (branchement en série, il faut couper le circuit pour l'insérer) ;
• en mode ohmmètre : mesure une résistance (composant hors tension, jamais sous tension).

Circuits série et dérivation

Le circuit en série

Dans un circuit en série, les composants sont placés les uns après les autres, sur un seul chemin pour le courant.

• L'intensité est la même en tout point du circuit.
• La tension totale se répartit entre les différents composants (elle s'additionne).
• Si un composant est débranché ou grillé, tout le circuit s'arrête (c'est le cas des anciennes guirlandes de Noël).

Le circuit en dérivation

Dans un circuit en dérivation (ou en parallèle), les composants sont placés sur des branches séparées, chacune reliée directement au générateur.

• La tension est la même aux bornes de chaque branche.
• L'intensité totale se répartit entre les branches (elle s'additionne au niveau du générateur).
• Si une branche est coupée, les autres continuent de fonctionner : c'est le principe du câblage électrique d'une maison.

Les familles de matériaux et leurs propriétés

Les 4 grandes familles de matériaux

Tous les objets techniques sont fabriqués avec des matériaux issus de 4 grandes familles :

• Les Métaux et alliages : bons conducteurs d'électricité et de chaleur, très résistants mais lourds et peuvent rouiller (acier, aluminium, cuivre, or).
• Les Plastiques (Polymères) : légers, isolants, faciles à mouler et peu coûteux (PVC, polystyrène, plexiglas).
• Les Céramiques et Verres : très durs, résistent aux hautes températures, mais cassants au moindre choc.
• Les Matériaux organiques (d'origine vivante) : bois, coton, cuir, laine, carton.

Cycle de vie et écoconception

L'éco-conception étudie l'impact environnemental d'un objet tout au long de son Cycle de Vie (de sa naissance à sa mort) :

• 1. Extraction des matières premières (mines de métaux rares, pétrole).
• 2. Fabrication et usinage en usine (consommation d'énergie, rejets de $ ext{CO}_2$).
• 3. Emballage et transport par cargo/avion jusqu'au magasin.
• 4. Utilisation au quotidien (recharge électrique).
• 5. Fin de vie : recyclage, valorisation ou mise en décharge.