Montages avancés

1. Capteur de luminosité (photorésistance)

Il s’agit d’un composant électronique dont la résistance change en fonction de la lumière ambiante. Du point du vue de l’Arduino, ce type de capteur peut être considéré comme un potentiomètre dont on tournerait automatiquement le bouton en fonction de la lumière ambiante.

Capteurs lumineux pour breadboard et module Grove (www.lextronic.fr)

Il existe sous forme de module (pour breadboard ou au format Grove) ou d’un simple composant ; dans ce cas, reproduisez alors le branchement suivant en utilisant une résistance de 10 kΩ. Vous pouvez aussi choisir une valeur différente (ou même utiliser un potentiomètre), car la valeur de la résistance influe directement sur la sensibilité de la photorésistance. Plus elle est élevée et plus la photorésistance sera sensible, ce qui est très intéressant lorsque la luminosité est faible. Au contraire, si la valeur de la résistance est plus faible, la photorésistance sera moins sensible et donc plus adaptée à un environnement très lumineux. Par exemple, pour une utilisation en extérieur, choisissez plutôt une résistance de 1 kΩ.

Branchement de la photorésistance avec une résistance de 10 kΩ

Comme toute valeur analogique, la luminosité peut être récupérée avec l’instruction analogRead. Cette valeur (comprise entre 0 et 1023) peut être affectée à une variable ou utilisée directement. Le sketch suivant se contente d’afficher la valeur récupérée dans le moniteur série.

// Photorésistance 
const int PHOTORESISTANCE = A0; 
void setup() { 
  pinMode(PHOTORESISTANCE, INPUT); 
  Serial.begin(9600); 
} 
 
void loop() { 
  Serial.println(analogRead(PHOTORESISTANCE)); ...

1. Contrôle de deux ampoules

Le relais peut être alimenté par l’Arduino ou par une autre source (5 V).

1. Le moteur à courant continu

C’est un moteur très courant, vous pouvez facilement en trouver dans de nombreux appareils hors d’usage. Son utilisation est très simple. Il n’a que deux fils, en branchant le (+) à une borne et le (-) à l’autre, il tourne dans un sens. Si vous inversez les deux bornes, il tournera dans l’autre sens. Et si vous baissez la tension de l’alimentation, il tournera moins vite.

Vous pouvez le connecter à une sortie numérique, mais dans ce cas vous ne pourrez pas contrôler sa vitesse, car vous n’aurez que deux possibilités (LOW et HIGH), soit le moteur est à l’arrêt, soit il fonctionne à vitesse maximum. Pour augmenter les possibilités de contrôle, utilisez plutôt une des six sorties analogiques (PWM) de l’Arduino Uno (3, 5, 6, 9, 10 ou 11).

Cependant, vous ne pouvez pas connecter directement un moteur à une sortie de l’Arduino. Car la puissance de sortie est limitée et les moteurs génèrent des courants parasites qui risqueraient d’endommager le microcontrôleur.

a. Utilisation d’un transistor

Une des solutions est d’utiliser un transistor de type NPN (comme le 2N222A, que nous avons déjà utilisé), pour protéger l’Arduino et une diode Schottky (de roue libre) pour protéger le transistor d’un retour de courant. La sortie PWM de l’Arduino doit aussi être protégée (par la résistance de 1 kΩ). Mais l’inconvénient de ce branchement est que le moteur ne peut tourner que dans un seul sens.

 Si vous n’avez qu’un petit moteur de 5 V à alimenter, vous pouvez utiliser ce branchement. La sortie 5 V de l’Arduino pourra sans problème alimenter votre moteur, surtout si vous utilisez une alimentation externe.

Branchement d’un moteur avec un transistor

 Mais pour alimenter un moteur plus gros, utilisez plutôt le branchement ci-dessous avec une alimentation externe.

Utilisation d’une autre source d’alimentation pour le moteur

 Téléversez ce code dans l’Arduino. La vitesse du moteur varie si vous tournez le potentiomètre.

// Moteur_avec_transitor 
const int POTENTIOMETRE = A0; 
const int MOTEUR = 9; 
void setup() { ...

1. Branchement direct sur l’Arduino

En fonction de votre type d’afficheur, vous pouvez choisir l’un des branchements suivants. Comme pour n’importe quelle LED, il ne faut pas oublier d’ajouter une petite résistance (de 220 à 330 Ω).

Branchement d’un afficheur sept segments à anode commune

Branchement d’un afficheur sept segments à cathode commune

Le code suivant (basé sur le compteur binaire) permet de faire défiler avec le bouton les principaux caractères affichables. Il est conçu pour un afficheur à cathode commune, si le vôtre est à anode commune, il faudra modifier les fonctions d’affichage en inversant...

1. Utilisation de la matrice seule (sans le module MAX7219)

La matrice de 64 LED (8x8), seule

Il existe plusieurs types de matrices et leurs branchements ne sont pas forcément identiques.

Schéma de branchement de la matrice 1088AS

Nous découvrons donc que chacune des 64 LED n’est pas reliée à une borne spécifique et à une anode ou une cathode commune, comme c’était le cas avec l’afficheur à sept segments. Pour économiser des bornes, et ainsi contrôler les 64 LED avec seulement seize bornes, le fabricant a choisi d’utiliser le principe de la matrice. Les LED de chaque colonne possèdent une anode commune - borne (+) - et celles de chaque ligne, une cathode commune - borne (-). Pour allumer une LED, il faut que l’anode soit à un potentiel plus élevé que la cathode. Dans tous les autres cas, si le potentiel est égal (LOW ou HIGH) ou si le potentiel de la cathode est plus élevé que celui de l’anode, la LED reste éteinte.

Malheureusement, les bornes de la matrice ne sont...

1. Adafruit Neopixel Shield

Il s’agit simplement d’une chaîne de 40 LED (5 lignes de 8 LED) disposées sur une carte d’extension au format de l’Arduino Uno (et contrôlée par le port n°6).

Adafruit Neopixel Shield

La carte Adafruit Neopixel Shield peut tout à fait être programmée comme un module classique (anneau, bande ou guirlande), mais elle offre de nouvelles possibilités lorsqu’on la considère comme une mini-matrice.

a. Installation des bibliothèques Adafruit

Pour cela, il est nécessaire d’ajouter les bibliothèques Adafruit_GFX et Adafruit_NeoMatrix à la bibliothèque Adafruit_NeoPixel que nous avions déjà utilisée pour piloter les rubans et les anneaux de LED Neopixel (cf. chapitre Premiers sketchs - Les LED adressables (Neopixel)).

 Lancez l’IDE Arduino et sélectionnez Croquis - Inclure une bibliothèque - Gérer les bibliothèques, puis recherchez successivement "Adafruit_GFX" et "Adafruit_NeoMatrix" et cliquez à chaque fois sur Installer.

Installation de la bibliothèque Adafruit_GFX

Si vous rencontrez un message de ce type vous proposant d’installer les dépendances, acceptez en cliquant sur Install all. Cela signifie que la bibliothèque a besoin d’autres bibliothèques pour fonctionner correctement.

Installation des dépendances de la bibliothèque Adafruit_GFX

b. Affichage d’un texte défilant

Pour afficher correctement du texte, il est nécessaire d’effectuer une rotation de 90° parce que les bibliothèques utilisent une police de caractères d’une hauteur de 8 pixels.

Affichage d’une lettre sur la matrice

Voilà un exemple de code (inspiré de l’exemple fourni par la bibliothèque Adafruit_NeoMatrix) :

//Adafruit_Neopixel_Shield_Texte_Defilant  
// Appel des bibliothèques  
#include <Adafruit_GFX.h>  
#include <Adafruit_NeoMatrix.h>  
#include <Adafruit_NeoPixel.h>  
// Définition de la matrice (avec rotation de 90°)  
Adafruit_NeoMatrix...

1. Connexion parallèle

L’afficheur utilise une connexion parallèle, c’est-à-dire que plusieurs bits de données sont envoyés en même temps, mais en passant par des fils différents. Ce type de connexion (surtout utilisé au XXe siècle) permettait d’augmenter la vitesse de transfert des données en multipliant le nombre de fils.

La connexion parallèle est beaucoup moins utilisée de nos jours, car de nouveaux protocoles de communication beaucoup plus rapides sont apparus (comme l’USB 1, 2 et 3). Ils nécessitent moins de fils, ce qui permet d’utiliser des câbles et des connecteurs moins chers et plus fins.

Il existe deux types de connexions parallèles pour l’afficheur alphanumérique : celle envoyant 4 bits à la fois, et celle envoyant 8 bits (nécessitant respectivement quatre ou huit fils de données). La connexion à 4 bits est forcément deux fois moins rapide que celle à 8 bits, mais en ce qui concerne l’afficheur alphanumérique, la différence n’est absolument pas perceptible pour l’être humain.

Les ports de l’afficheur alphanumérique sont repérés par leur nom.

1. Test du module

L’utilisation du module nécessite l’installation des bibliothèques SPI.h et MFRC522.h.

Installation des bibliothèques

Pour tester le module RFID, nous allons simuler un système de contrôle d’accès utilisant des badges d’identification. Par défaut, l’accès est interdit (la LED rouge est allumée et la LED verte éteinte). Si vous présentez un tag dont le numéro est reconnu par le système de contrôle, l’accès est autorisé pendant trois secondes (la LED verte s’allume et la LED rouge s’éteint). Mais si le tag n’est pas autorisé, la LED rouge se met à clignoter rapidement pendant deux secondes.

Dans la pratique, vous pouvez tout à fait remplacer la LED verte par un relais pour commander l’ouverture d’une gâche électrique ou d’une porte de garage.

Le module RFID utilise le bus SPI, il faut donc obligatoirement connecter les bornes 11, 12 et 13 de l’Arduino aux bornes MOSI, MISO et SCK du module. Mais vous pouvez éventuellement...

1. Les fonctions de la bibliothèque SD

SD.begin(borneCS) : initialise la carte SD et vérifie le fonctionnement correct du module (renvoie la valeur true ou false).

SD.exists("dossier/fichier.txt") : vérifie la présence d’un fichier ou d’un dossier (renvoie la valeur true ou false).

SD.mkdir("dossier") : crée un dossier nommé "dossier".

SD.rmdir("dossier") : supprime le dossier nommé "dossier".

SD.remove("dossier/fichier.txt") : supprime le fichier "fichier.txt" du répertoire "dossier" (renvoie la valeur true ou false, si l’opération a réussi ou échoué).

File fichier1 = SD.open("dossier/fichier.txt", FILE_READ) : ouvre un fichier en lecture seule. Crée un objet de type File nommé "fichier1" utilisable ensuite. La lecture commence au début du fichier.

File fichier1 = SD.open("dossier/fichier.txt", FILE_WRITE) : ouvre un fichier en écriture et le crée s’il n’existe pas. Crée un objet de type File nommé "fichier1" utilisable ensuite. L’écriture...