Eléctronique
L'électronique à permis l'essor de l'informatique. On distingue l'électronique analogique, numérique et l'électronique de puissance
Généralités
De nombreux concepts relatifs à l'éléctricité sont à maitriser:
- Les grandeurs
- Loi d'ohm
- Puissance
- Energie
- Loi des noeuds
- Loi des mailles
- Association de récépteurs
- Association de générateurs
- Calcul matricielle
Composants passifs
Les principaux composants de l'électronique analogique
Association série et parraléle
Les calculs peuvent être réalisés avec les outils en ligne : digikey Calculateur de condensateurs série et parallèle
Ainsi pour obtenir 32 μF il faut donc :
- 3 condensateurs de 10 μF
- 1 condensateur C de 2 μF
Pour obtenir 2 μF on associe 5 condensateurs de 10 μF en série.
- Résistance
- Inductance
- Condensateur
Association série et parraléle
association de condensateurs
Les condensateurs s'associent en série et en dérivation (parallèle).Les calculs peuvent être réalisés avec les outils en ligne : digikey Calculateur de condensateurs série et parallèle
Association dérivation
Pour les condensateurs les capacités s'additionnent en dérivationAinsi pour obtenir 32 μF il faut donc :
- 3 condensateurs de 10 μF
- 1 condensateur C de 2 μF
Association série
Lors qu'on associe les condensateurs en série les calculs impliquent de calculer les transmittances, de les sommer et de retrouver l'impédance équivalente. On retrouve la méthode employé pour les associations dérivation des résistances, pour le **calcul des associations séries de condensateurs**Pour obtenir 2 μF on associe 5 condensateurs de 10 μF en série.
Association série
On peut déterminer ,Ce, la capacité équivalente de l'association de condensateur
Ce = 1 / ( 1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10)
Ce = 1 / ( 5 /10)
Ce = 10 /5 = 2 μF
Ce = 1 / ( 1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10 + 1/10)
Ce = 1 / ( 5 /10)
Ce = 10 /5 = 2 μF
Microcontrôleurs
Les microcontrôleurs sont des composants électronique programmable, similaire au microprocesseur.
Ils sont dotés de ports d'entrées et de sorties, numériques et analogiques et de ports de communication.
Le projet Arduino permet de se familiariser avec l'électronique numérique. La communauté est active de nombreux "shields" permettent d'interfacer le microcontrôleur.
La flexibilité de ces solutions est impressionnante, leur limite tient principalement à la puissance de calcul et leur mémoire.
Notez qu'il existe un microcontrôleur 32 bits , l'Arduino Due.
L'Arduino s'est industrialisé vous pourrez trouver des automates sur la base Arduino
voici un tableau comparatif des solutions dans une gamme de puissance croissante
| Caractéristiques | 8-bit AVR (Arduino) | 32-bit ARM Cortex-M (STM32, ESP32) | Raspberry Pi (Pi 4, Pi Zero) |
|---|---|---|---|
| Architecture | 8-bit | 32-bit | 64-bit ARM (Pi 4) / 32-bit (Zero) |
| Vitesse d'horloge | 16 MHz (ex. ATmega328) | 72 MHz - 240 MHz (ESP32, STM32) | 1.5 GHz (Pi 4) / 1 GHz (Zero W) |
| RAM | 2 KB - 8 KB | 20 KB - 520 KB | 1 GB - 8 GB (Pi 4) / 512 MB (Zero) |
| Mémoire Flash | 32 KB - 256 KB | 64 KB - 4 MB | 16 GB - 32 GB (carte microSD) |
| Interfaces de communication | UART, SPI, I2C, GPIO | UART, SPI, I2C, CAN, Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth | USB, SPI, I2C, UART, Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth |
| Possibilités d'extension | Shields (Arduino) | Shields (STM32, ESP32), modules RF, Wi-Fi | HATs (Hardware Attached on Top) |
| Disponibilité | Bonne (courts délais) | Variables, bonne pour ESP32 et STM32 | Délais plus longs pour certains modèles (ex: Pi 4, Pi Zero) |
| Prix indicatif | 5€ - 20€ | 5€ - 30€ | 10€ (Zero) - 70€ (Pi 4 8 GB) |
| Communauté/support | Très large | Large (STM32) et très large (ESP32) | Très large (Raspberry Pi) |
| Consommation | Faible (30 mA) | Faible (STM32 : 20 mA, ESP32 : 100 mA) | Pi 4 (600-700 mA), Pi Zero (150-200 mA) |
| Température de fonctionnement | -40°C à +85°C | -40°C à +85°C | 0°C à +70°C (Pi 4, Pi Zero) |
| Extensions Wi-Fi/Bluetooth | Non native (modules externes) | Wi-Fi, Bluetooth intégrés (ESP32), modules externes (STM32) | Wi-Fi, Bluetooth intégrés |
| Précision des ADC | 10 bits | 12-16 bits (STM32), 12 bits (ESP32) | Pas d'ADC intégré, besoin de module externe |
| RTOS Support | Limitée | Compatible avec FreeRTOS, Zephyr | Compatible avec Linux (Pi OS) |
| Délais d'approvisionnement | Généralement courts | Modérés (ESP32, STM32 généralement disponibles) | Délais modérés à longs, dépendant du modèle et de la région |
| Type d'application | Contrôle simple | Contrôle avancé avec connectivité (IoT) | Systèmes complexes, multitâche |