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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
  • Résistance
  • Inductance
  • Condensateur
Leur comportement dans le domaine continu, temporel et fréquentiel
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 dérivation
Ainsi 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

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