Introduction à l’électronique de base
Apprendre l’électronique de base et créer vos propres projets est beaucoup plus facile que vous ne le pensez. Dans ce tutoriel, nous allons vous donner un bref aperçu des composants électroniques courants et vous expliquer quelles sont leurs fonctions. Vous découvrirez ensuite les schémas de principe et la manière dont ils sont utilisés pour concevoir et construire des circuits. Et enfin, vous mettrez ces informations en pratique en créant votre premier circuit de base.
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Avant de commencer, assurez-vous que votre établi électronique est correctement configuré. La zone de travail n’a pas besoin d’être fantaisiste et vous pourriez même construire votre propre établi électronique.
Stockage
Les composants électroniques peuvent être petits et c’est une bonne idée de tout garder organisé. L’option la plus populaire consiste à utiliser des boîtes de rangement en plastique transparent pour stocker les pièces. En outre, vous pourriez utiliser des bacs de stockage en plastique qui sont suspendus à un support ou qui s’adaptent à une étagère.
Outils
Maintenant que vous avez un bon espace de travail configuré, il est temps de le garnir avec les outils et les équipements appropriés. Cette liste n’est pas complète mais elle met en évidence les éléments les plus courants utilisés en électronique.
Panneau de cuisson
Les panneaux de cuisson sont un outil essentiel pour le prototypage et la construction de circuits temporaires. Ces planches contiennent des trous pour insérer des fils et des composants. En raison de leur nature temporaire, elles vous permettent de créer des circuits sans soudure. Les trous d’une planche à pain sont connectés en rangées à la fois horizontalement et verticalement, comme indiqué ci-dessous.
Multimètre numérique
Un multimètre est un appareil utilisé pour mesurer le courant électrique (ampères), la tension (volts) et la résistance (ohms). Il est idéal pour dépanner les circuits et est capable de mesurer la tension alternative et continue. Consultez ce post pour plus d’informations sur la façon d’utiliser un multimètre.
Porte-piles
Un porte-piles est un boîtier en plastique qui contient des piles de 9V à AA. Certains porte-piles sont fermés et peuvent avoir un interrupteur marche/arrêt intégré.
Les fils d’essai (pinces crocodiles)
Les fils d’essai sont parfaits pour relier les composants entre eux afin de tester un circuit sans avoir à souder.
Coupe-fils
Les coupe-fils sont essentiels pour dénuder les fils de cuivre toronnés et solides.
Série de tournevis de précision
Les tournevis de précision sont également connus sous le nom de tournevis de bijoutier et sont généralement fournis sous forme de série. L’avantage de ceux-ci par rapport aux tournevis normaux est la précision des pointes de chaque tournevis. Ils sont très pratiques lorsqu’on travaille avec de l’électronique qui contient de minuscules vis.
Troisième main aidante
Lorsqu’on travaille avec de l’électronique, il semble qu’on n’ait jamais assez de mains pour tout tenir. C’est là que la main secourable (3e main) entre en jeu. Idéal pour tenir les cartes de circuits imprimés ou les fils lors de la soudure ou de l’étamage.
Pistolet thermique
Un pistolet thermique est utilisé pour rétrécir la gaine en plastique connue sous le nom de thermorétractable pour aider à protéger les fils exposés. Le thermorétractable a été appelé le ruban adhésif en toile de l’électronique et s’avère pratique dans une grande variété d’applications.
Fil de cavalier
Ces fils sont utilisés avec les planches à pain et les cartes de développement et sont généralement des fils à âme pleine de 22-28 AWG. Les fils de cavalier peuvent avoir des extrémités mâles ou femelles selon la façon dont ils doivent être utilisés.
Fer à souder
Quand il est temps de créer un circuit permanent, vous voudrez souder les pièces ensemble. Pour ce faire, un fer à souder est l’outil que vous utiliseriez. Bien sûr, un fer à souder ne sert à rien si vous n’avez pas de soudure pour l’accompagner. Vous pouvez choisir de la soudure avec ou sans plomb dans quelques diamètres.
Composants électroniques
Maintenant, il est temps de parler des différents composants qui donnent vie à vos projets électroniques. Voici une ventilation rapide des composants les plus courants et des fonctions qu’ils remplissent.
Commutateur
Les commutateurs peuvent se présenter sous de nombreuses formes telles que bouton-poussoir, bascule, momentané et autres. Leur fonction de base est d’interrompre le courant électrique en allumant ou en éteignant un circuit.
Résistance
Les résistances sont utilisées pour résister au flux de courant ou pour contrôler la tension dans un circuit. La quantité de résistance qu’offre une résistance est mesurée en Ohms. La plupart des résistances ont des bandes de couleur à l’extérieur et ce code vous indique sa valeur de résistance. Vous pouvez utiliser un multimètre ou le calculateur de code de couleur de résistance de Digikey pour déterminer la valeur d’une résistance.
Résistance variable (Potentiomètre)
Une résistance variable est également connue sous le nom de potentiomètre. Ces composants peuvent être trouvés dans des dispositifs tels qu’un variateur de lumière ou le contrôle du volume d’une radio. Lorsque vous tournez l’arbre d’un potentiomètre, la résistance change dans le circuit.
Résistance dépendant de la lumière (LDR)
Une résistance dépendant de la lumière est également une résistance variable mais est contrôlée par la lumière par opposition à la rotation d’un bouton. La résistance dans le circuit change avec l’intensité de la lumière. On les trouve souvent dans les lumières extérieures qui s’allument automatiquement à la tombée de la nuit et s’éteignent à l’aube.
Condensateur
Les condensateurs stockent l’électricité puis la déchargent à nouveau dans le circuit lorsqu’il y a une chute de tension. Un condensateur est comme une batterie rechargeable et peut être chargé puis déchargé. La valeur est mesurée en gamme F (Farad), nano Farad (nF) ou pico Farad (pF).
Diode
Une diode permet à l’électricité de circuler dans un sens et la bloque dans le sens opposé. Le rôle principal de la diode est d’acheminer l’électricité pour qu’elle ne prenne pas un chemin indésirable dans le circuit.
Diode électroluminescente (LED)
Une diode électroluminescente est comme une diode standard dans le fait que le courant électrique ne circule que dans un sens. La principale différence est qu’une LED émet de la lumière lorsque l’électricité la traverse. À l’intérieur d’une LED se trouvent une anode et une cathode. Le courant circule toujours de l’anode (+) vers la cathode (-) et jamais dans le sens inverse. La jambe la plus longue de la LED est le côté positif (anode).
Transistor
Le transistor est un minuscule interrupteur qui active ou désactive un courant lorsqu’il est déclenché par un signal électrique. En plus d’être un interrupteur, il peut également être utilisé pour amplifier les signaux électroniques. Un transistor est similaire à un relais, sauf qu’il n’a pas de pièces mobiles.
Relais
Un relais est un interrupteur à commande électrique qui s’ouvre ou se ferme lorsqu’une alimentation est appliquée. A l’intérieur d’un relais se trouve un électroaimant qui commande un interrupteur mécanique.
Circuit intégré (CI)
Un circuit intégré est un circuit dont la taille a été réduite pour tenir dans une minuscule puce. Ce circuit contient des composants électroniques comme des résistances et des condensateurs mais à une échelle beaucoup plus petite. Les circuits intégrés se déclinent en différentes variantes comme les minuteurs 555, les régulateurs de tension, les microcontrôleurs et bien d’autres encore. Chaque broche sur un circuit intégré est unique en termes de fonction.
Qu’est-ce qu’un circuit ?
Avant de concevoir un projet électronique, vous devez savoir ce qu’est un circuit et comment en créer un correctement.
Un circuit électronique est un chemin circulaire de conducteurs par lequel le courant électrique peut circuler. Un circuit fermé est comme un cercle car il commence et se termine au même point en formant une boucle complète. De plus, un circuit fermé permet à l’électricité de circuler de la puissance (+) à la masse (-) sans interruption.
A l’inverse, s’il y a une rupture dans le flux d’électricité, on parle de circuit ouvert. Comme indiqué ci-dessous, un interrupteur dans un circuit peut faire en sorte qu’il soit ouvert ou fermé selon sa position.
Tous les circuits doivent avoir trois éléments de base. Ces éléments sont une source de tension, un chemin conducteur et une charge.
La source de tension, comme une batterie, est nécessaire pour que le courant circule dans le circuit. En outre, il doit y avoir un chemin conducteur qui fournit une route pour que l’électricité circule. Enfin, un circuit adéquat a besoin d’une charge qui consomme l’énergie. La charge dans le circuit ci-dessus est l’ampoule électrique.
Diagramme schématique
Lorsque vous travaillez avec des circuits, vous trouverez souvent quelque chose appelé un diagramme schématique. Ces diagrammes utilisent des symboles pour illustrer quels composants électroniques sont utilisés et où ils sont placés dans le circuit. Ces symboles sont des représentations graphiques des composants électroniques réels.
Vous trouverez ci-dessous un exemple de schéma qui représente un circuit de LED contrôlé par un interrupteur. Il contient les symboles d’une DEL, d’une résistance, d’une pile et d’un interrupteur. En suivant un schéma, vous êtes en mesure de savoir quels composants utiliser et où les placer. Ces schémas sont extrêmement utiles pour les débutants lors de leur premier apprentissage des circuits.
Il existe de nombreux types de symboles électroniques et ils varient légèrement selon les pays. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des symboles électroniques les plus couramment utilisés aux États-Unis.
Comment déterminer la taille d’une résistance
Les résistances sont couramment utilisées dans les projets électroniques et il est important de savoir quelle taille utiliser. Pour trouver la valeur de la résistance, vous devez connaître la tension et les ampères pour votre LED et votre batterie.
Une LED standard a généralement besoin d’une tension d’environ 2V et d’un courant de 20mA ou 0,02A pour fonctionner correctement. Ensuite, vous devez déterminer la tension de votre batterie. Dans cet exemple, nous allons utiliser une pile de 9V. Afin de déterminer la taille de la résistance, nous devons utiliser une formule connue sous le nom de loi d’Ohm, comme indiqué ci-dessous.
La loi d’Ohm – Résistance (R) = Tension (V) / Courant (I)
- La résistance est mesurée en Ohms (Ω)
- La tension est mesurée en volts (V)
- Le courant est mesuré en ampères (A)
En utilisant la loi d’Ohm, vous devez soustraire la tension de la LED de la tension de la batterie. Cela vous donnera une tension de 7 qui doit être divisée par 0,02 ampères de la LED. Cette formule montre que vous aurez besoin d’une résistance de 350 Ω.
Comme note, les résistances standard ne viennent pas en 350 Ω mais sont disponibles en 330 Ω qui fonctionneront bien.
Projet d’électronique #1
Maintenant il est temps de combiner tout ce que vous avez appris et de créer un circuit de base. Ce projet est un excellent projet de démarrage pour les débutants. Nous allons utiliser des fils de test pour créer un circuit temporaire sans avoir à le souder.
Pièces nécessaires :
- Pile 9V
- Batterie Snap-on Connector
- Test Leads w w/ Alligator Clips
- 330 Ohm Resistor
- LED – Basic Red 5mm
Schematic Diagram
Project Steps
- Attacher le clip de la batterie au sommet de la batterie 9V.
- Le fil rouge de la pince à pile est connecté à une pince crocodile sur le fil d’essai rouge.
- L’autre extrémité du fil d’essai rouge est connectée à la jambe longue (+) de la DEL.
- Connectez une pince crocodile du fil d’essai noir à la jambe courte (-) de la DEL.
- L’autre extrémité du fil d’essai noir est clipsée à une jambe de la résistance de 330 Ω.
- Clip un côté de l’autre fil d’essai noir à l’autre jambe de la résistance 330 Ω.
- L’extrémité opposée du fil d’essai noir est connectée au fil noir de la batterie.
IMPORTANT – Ne jamais connecter une LED directement à une batterie 9V sans résistance dans le circuit. Vous risqueriez d’endommager/détruire la LED. Vous pouvez cependant connecter une LED à une pile de 3V ou plus petite sans résistance.
Comment utiliser une planche à pain
Une autre façon de créer et de tester un circuit est de le construire sur une planche à pain. Ces planches sont essentielles pour tester et prototyper des circuits car aucune soudure n’est nécessaire. Les composants et les fils sont poussés dans les trous pour former un circuit temporaire. Comme il n’est pas permanent, vous pouvez expérimenter et apporter des modifications jusqu’à ce que le résultat souhaité soit atteint.
Sous les trous de chaque rangée se trouvent des clips métalliques qui relient les trous entre eux. Les rangées du milieu sont verticales, comme indiqué, tandis que les colonnes extérieures sont connectées horizontalement. Ces colonnes extérieures sont appelées rails d’alimentation et sont utilisées pour recevoir et fournir de l’énergie à la carte.
Les cartes de pain devront être alimentées en énergie et cela peut être fait de plusieurs façons. L’une des plus simples est de brancher les fils d’un support de batterie dans les rails d’alimentation. Cela fournira une tension au rail dans lequel il est branché seulement.
Pour alimenter les deux rails, vous devrez utiliser un fil de liaison du (+) et (-) au rail du côté opposé.
Projet d’électronique #2
Maintenant, nous allons apprendre à créer un circuit sur une planche à pain. Ce circuit est exactement le même que celui que nous avons fait plus tôt, mais nous n’utiliserons pas les fils de test.
Pièces nécessaires :
- Batterie 9V
- Connecteur snap-on de batterie
- Résistance de 330 Ohm
- LED – Rouge de base 5mm
- Panneau de pain-. Demi-taille
Diagramme schématique
Étapes du projet
- Attachez le clip de la pile au sommet de la pile 9V.
- Placez le fil rouge de la pince de la batterie dans F9 de la planche à pain.
- Insérez le fil noir de la pince de la batterie dans J21 de la planche à pain.
- Pliez les jambes de la résistance 330 Ω et placez une jambe dans F21.
- Placez l’autre jambe de la résistance dans F15.
- Insérez la jambe courte de la LED dans J15 et la jambe longue dans J9.
Les flèches rouges dans l’image ci-dessous aident à montrer comment l’électricité circule dans ce circuit. Tous les composants sont connectés les uns aux autres dans un cercle, tout comme lorsque nous avons utilisé les fils de test.
IMPORTANT – Ne connectez jamais une LED directement à une batterie de 9V sans une résistance dans le circuit. Cela pourrait endommager/détruire la DEL.
Comment souder
Si vous voulez rendre votre circuit permanent, vous devrez le souder. Pour un tutoriel approfondi sur la soudure électronique, consultez notre post Comment souder pour un guide complet étape par étape.
Fourniture électronique
Il y a beaucoup d’excellents endroits en ligne pour trouver des composants, des pièces et des outils électroniques. Vous trouverez ci-dessous une liste de nos endroits préférés pour acheter de l’électronique.
- Mouser Electronics
- DigiKey
- Newark Element 14
- Sparkfun Electronics
- Adafruit
- All Electronics
- MCM Electronics
- Jameco