On commence ce cours par un rappel d'électricité. Vous connaissez les grandeurs, on va parler de résistance et des résistances, et un peu des condensateurs, et on va surtout s'intéresser aux diodes lumineuses, les LED que l'on va trouver dans beaucoup de nos exemples de programmes. Le microcontrôleur est entouré par des circuits périphériques, et doit être alimenté par une source de tension avec ce qu'on appelle la main, ce qu'on appelle le grant, le zéro volt. Et de l'autre côté, nous avons une tension qui sera, dans tous nos cas, cinq volts, qu'on appelle parfois le VCC au niveau des circuits intégrés. Alors, la tension est donc de cinq volts, le courant va dépendre du microprocesseur et des circuits annexes. Le processeur seul est dans les dix milliampères. La résistance, vous connaissez la loi d'Ohm. La puissance s'exprime en watts, c'est le produit de la tension par le courant. L'énergie s'exprime en joules, mais on utilise peu cette unité. Au niveau domestique, eh bien, vous connaissez le kilowatt-heure. Du côté des piles et accumulateurs, on parle des capacités, un milliampère-heure. Tant de milliampères pendant une heure, c'est ce que peut donner la pile. Cette capacité n'a évidemment rien à voir avec la capacité des condensateurs qui s'exprime en nanofarad ou en microfarad. Un petit problème pour commencer. Vous avez une pile cinq volts, un système microcontrôleur dont on a estimé la résistance à dix ohms. Quel est le courant? Eh bien, vous appliquez la loi d'Ohm. Le courant, c'est la tension sur la résistance U sur R, donc cinq volts divisé par dix ohms, ça fait 0,5 ampère, 500 milliampères. L'ampèremètre que je branche ici m'indique une valeur différente, plus faible. Pourquoi? Là, il faut réaliser que des résistances, il y en a partout. Il y en a dans le fil, mais surtout il y a une résistance très importante à l'intérieur des piles. Cinq volts veut dire qu'un processus chimique qui génère une tension de cinq volts, qui génère des électrons, mais ces électrons doivent traverser le, l'intérieur de la pile, et ça implique une résistance non négligeable. Donc, si on fait l'hypothèse que la résistance interne de la pile est de un ohm, ont une résistance totale de 11 ohms, donc un courant de 454 milliampères. C'est important de comprendre ce phénomène, parce que si le moteur démarre avec un accoup de courant non négligeable, vous allez avoir une chute de tension sur l'alimentation, et il faut s'assurer que le processeur va accepter cette chute de tension. Bien, les résistances, vous en avez des grandes, vous avez la résistance des bricoleurs avec son code de couleurs plus ou moins facile à décoder. Industriellement, on utilise plus que les résistances montées en surface, SMD, et vous en remarquez une petite quantité autour des microcontrôleurs. À quoi servent-elles? Eh bien, imaginez que vous avez une entrée sur un microcontrôleur. Vous ne connaissez pas la tension de cette entrée, puisque elle est ce qu'on appelle flottante. Donc, ça peut être assez iii dans, dans certains cas. On aime bien connaître l'état logique des lignes, et ce qu'on fait, c'est que on câble une résistance assez élevée de l'ordre de 50 kiloohms que l'on appelle pull-up, et qui va garantir que l'on a sur cette entrée une tension de cinq volts, et pas quelque chose qui est mal défini, qui oscille, et cetera. On verra que cette résistance, on peut la programmer à l'intérieur du microcontrôleur. On pourrait aussi avoir une résistance pull-down qui imposerait un état zéro volt. Donc ça, c'est les résistances des tirages que l'on rencontrera à plusieurs occasions. On voit aussi des résistances en série, et ça, c'est dans le cas où une sortie du microcontrôleur doit être protégée contre les courts-circuits, parce que si le microcontrôleur impose du cinq volts, et que on a une connexion au zéro volt, eh bien, un courant important peut s'établir. Il est limité par la résistance interne de la sortie du microcontrôleur, mais que l'on essaie d'avoir aussi faible que possible, donc il va y avoir échauffement. Donc, on peut rajouter une résistance série supplémentaire qui évidemment va réduire la tension de sortie quand on câble un élément. Bien, les condensateurs, ils ont différentes formes. Les gros condensateurs sont utilisés pour filtrer l'attention principale, et vous voyez qu'autour d'un microcontrôleur, vous avez des petits condensateurs. Il y a celui-ci et celui-ci qui ont une valeur de l'ordre de 100 nanofarads, alors que celui-ci est dans les 100 microfarads. Et pourquoi une capacité si faible? C'est parce qu'en fait ce qu'on cherche à filtrer ici, est un signal qui évolue lentement, autour de 50 Hertz. Alors que au niveau du processeur, on a des variations extrêmement rapides, des impulsions de consommation de courant quand les circuits, à l'intérieur du processeur commutent. Alors, ces impulsions de quelques nanosecondes doivent être filtrées avec des condensateurs les plus proches de pattes du circtuit pour éviter la chute de tension des conducteurs. Autour des quartz, vous trouvez aussi des capacités qui elles font seulement 22 picofarads, et qui sont là pour faire en sorte que le quartz oscille mieux. Donc ça, ce sont des capacités qui ont un rôle logique, et celles dont on a parlé avant, c'est uniquement du filtrage. Bien, la résistance évidemment, on l'utilise énormément avec les, avec des diodes lumineuses. La diode lumineuse est toujours câblée avec une résistance, on va voir pourquoi il faut limiter le courant. Et puis maintenant, si on la connecte, si on connecte cette résistance que je mets toujours du côté de la patte courte pour qu'on ne perde pas ce repère utile de la patte longue qui est l'anode, et de la patte courte qui est la cathode. Eh bien, le courant va passer à travers la diode et va allumer. Et maintenant, eh bien, si on veut câbler un processeur, mettre un microcontrôleur, eh bien, on a une solution qui est de dire quand un microcontrôleur mettra sur sa patte du cinq volts, la diode va s'allumer. Mais on pourrait tout aussi bien envisager la solution où le microcontrôleur doit imposer du zéro volt pour que la diode s'allume. Alors, laquelle est préférable? De nouveau, les électroniciens préfèrent le zéro volt pour des raisons de constructions internes des transistors, on ne pourra pas rentrer dans ces détails. Donc voilà, expliquons mieux cette diode lumineuse. Et pour cela, vous connaissez les, les graphiques dans lesquels on représente le courant en fonction de la tension. La loi d'Ohm, avec une résistance, vous donne la proportionnalité, c'est linéaire. Et si vous avez typiquement une tension de cinq volts, avec une résistance d'un kiloohm, eh bien, vous allez avoir un courant de cinq miiliampères, voilà. Alors maintenant, si on considère un diode lumineuse, sa caractéristique n'est pas linéaire. Vous savez tous qu'une diode ne laisse passer que le courant que dans un sens. Mais en plus de ça, vous avez un seuil de conductivité, et pour une diode rouge, c'est à partir de 1,3, 1,4 volts, que tout à coup, le courant commence à passer, et il commence à passer avec une résistance interne extrèmement faible, ce qui veut dire que la pente ici, est très élevée. Et si vous dépassez 1,5 volts, eh bien, vous voyez que le courant va gicler vers les 50, 100 milliampères, la diode fera un petit flash, et puis c'est terminé. Donc, ce que l'on fait, c'est que on rajoute une diode de protection, une résistance série qui va limiter le courant. Et d'un point graphique, et bien on aura aucun courant jusqu'à 1,5 volts, et puis ensuite, augmentation linéaire pratiquement du courant. Et vous voyez que puisqu'on perd 1,5 volts dans la diode, eh bien, pour cinq volts, eh bien, on a 3,5 milliampères. Alors, on peut maintenant envisager différentes solutions. Quel est le courant, dans ce cas-là? Eh bien, on a, mettons 1,5 volts ici, trois volts ici. Il nous reste deux volts à travers la résistance. Donc, on aura un courant, une série, deux volts sur un kiloohm, deux milliampères. Dans ce deuxième cas, on a voulu partager une résistance entre deux diodes. Alors, d'un côté, il y a une rouge, de l'autre côté, il y a une bleue. Donc, j'ai pas dit que les diodes avaient des tensions très différentes. Le bleu et le rouge, le blanc sont plutôt dans les trois volts. Que se passe-t'il? Eh bien, dès que vous dépassez 1,5 volts, c'est la diode rouge qui prend tout le courant, et la diode bleue ne va jamais s'allumer. Et même si vous mettez deux diodes rouges en parallèle, elle n'auront pas exactement la même caractéristique, la même courbe de transfert, et puis l'une des deux va être un petit peu plus lumineuse. Puisqu'elle devient plus lumineuse, qu'elle prend plus de courant, sa tension augmente, donc l'autre va pouvoir récupérer un petit peu. Donc, il faut toujours avoir des résistances propres à chaque, à chaque diodes. Et là, la question, c'est j'ai une diode rouge ici, qui va bien avec deux kiloohms, j'aimerais mettre à côté une diode bleue, qu'elle doit être la résistance? Alors là, c'est plus un problème électrique, on peut naurellement dire, je veux le même courant. Mais ma donnée, c'était d'avoir la même sensation lumineuse. Et là, les diodes ont des différences de, d'efficacités lumineuses considérables, et c'est spécifié, mais les spécifications ne sont pas évidentes à bien lire. Donc, on est amené parfois à tamponner pour fixer des valeurs de résistances équilibrées. Dernier petit truc qui vous rendra service. Pour vérifier une diode lumineuse, vous pouvez simplement prendre une petite pile ronde de type CR1632 par exemple, et brancher directement la diode dessus. Me direz-vous, on doit toujours mettre une résistance en série sur la diode. Oui, mais là, la résistance, elle est à l'intérieur de, de la pile. C'est une pile qui n'a pas été conçue pour débiter du courant comme la plupart des piles, elle a été conçue pour durer, et garantir par exemple, que votre, votre horloge, à l'intérieur du microcontrôleur fonctionne, même si il y a coupure, disparition du courant. Donc là, vous avez de l'ordre du kiloohm, à l'intérieur de la, des résistances. C'est la, le courant va être limité. Voilà, on a donc vu le rôle des résistances et condensateurs, et on a mieux compris comment utiliser une LED dans un montage.
