Arduino, par où commencer ?

Arduino, par où commencer ?

Utilisation d’un microcontrôleur en Physique-Chimie (Collège et Lycée)

 

Arduino en classe 

Les cartes Arduino sont très prisées des bricoleurs adeptes du DIY (Do It Yourself), mais elles constituent aussi un bon moyen de s’initier à l’électronique et à la programmation.

Elles sont entrées dans les collèges en cours de Technologie, mais on les utilise maintenant aussi en Sciences Physiques, au Collège comme au Lycée. Le programme d’Enseignement Scientifique prévoir la réalisation d’un projet sur 12 heures utilisant un microcontrôleur. La banque 2018 des sujets d’ECE comportait pour la première fois deux sujets utilisant Arduino, et on en trouve quatre en 2019. Ce n’est qu’un début, car les programmes de Lycée qui entrent en vigueur à la rentrée 2019 mentionnent explicitement des activités utilisant un microcontrôleur…

 

Que faire avec un microcontrôleur ?

Un microcontrôleur dispose de plusieurs entrées, qui permettent de lire des tensions issues de tous types de capteurs : photorésistance, CTN, récepteur d’ultrasons... Il y a également plusieurs sorties, dont on peut faire varier le niveau au cours du temps, permettant la commande d’une DEL, d’un moteur, d’un haut-parleur...). L’interaction entre les composants dans un circuit classique d’électronique classique demande une compréhension des concepts d’électricité et du fonctionnement des composants électroniques bien au-delà de ce qui est visé par les programmes. Avec Arduino, la carte peut communiquer par un port USB avec un ordinateur. On peut alors programmer le niveau des sorties, par une interface logicielle, ce qui permet d’envisager très simplement et rapidement un grand nombre d’applications pratiques, notamment en domotique : éclairage automatique, arrosage automatique, alarmes, passage à niveau, réalisation d’un thermomètre avec affichage « analogique » (aiguille), mesure de distance avec des ultrasons, pilotage d’un robot… Les possibilités sont infinies !

Les premiers pas avec Arduino : faire clignoter une LED :

 

Comment s’équiper pour la classe ?

Le premier choix concerne évidemment le microcontrôleur lui-même. La carte la plus courante est l’Arduino Uno (la révision R3 est la dernière en date). Elle possède 6 entrées pour des capteurs analogiques (codage sur 10 bits), et 14 entrées/sorties numériques : c’est largement suffisant pour les utilisations en TP, ou pour le projet qui doit être mené en Enseignement Scientifique en Première. Il existe d’autres microcontrôleurs qui pourraient être utilisés en classe, mais l’Arduino Uno sera probablement la plus répandue.

L’Arduino Uno « originale » est assemblée en Italie, et se trouve notamment sur le site officiel store.arduino.cc pour 20 euros. Il existe une myriade de clones, produits hors d’Europe, qu’on peut trouver pour une dizaine d’euros. Si vous faites ce choix, attention de vous assurer que le brochage n’est pas trop différent de la carte originale, notamment pour avoir la possibilité d’utiliser des « shield » par la suite (voir ci-dessous).

La « vraie » Arduino Uno :

Pour les composants électroniques, le laboratoire est probablement déjà bien équipé, et les magasins d’électronique vous permettront de compléter votre équipement pour un coût moindre. Il existe des kits avec cartes et de nombreux composants : cela peut être pratique pour vos premiers essais, mais il est probablement plus simple à moyen terme de gérer soi-même les composants associés à la carte, et de s’assurer de leur qualité.

Une « breadboard » associée à quelques câbles de type « Dupont » est par contre indispensable si vous n’utilisez pas de shield. Tous les magasins d’électronique en proposent.

Exemple de montage sur une breadboard :