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Utiliser une LED comme photorésistance avec Arduino

AyaoDossa — Tue, 13 Oct 2020 18:58:42 +0000

Ce tutoriel est pour tout passionné d’électronique qui désire en savoir plus sur la LED. Nous finirons par la programmation avec Arduino.
La LED est un composant électronique que l’on retrouve presque partout plus particulièrement dans tout appareil électronique qui émet de la lumière. Ce tutoriel est fait pour toute personne désirant prendre connaissance du fonctionnement de la LED et apprendre sa programmation avec la carte Arduino.

1. Description et domaine d’utilisation d’une LED
La diode électroluminescente connue sous l’appellation LED (Light-Emitting Diode) est un composant électronique qui émet de la lumière dans certaines conditions. Elle est utilisée dans différents domaines tels que l’éclairage, les écrans de télévisions, les écrans d’ordinateurs ou même la décoration…

2. Diode
Avant de comprendre le fonctionnement de la LED il faut d’abord comprendre celui de la diode.

a) Description
La diode est un composant électronique qui laisse passer le courant dans un seul sens (direct). En d’autres mots il joue le rôle d’un interrupteur dans un circuit. La diode la plus utilisée est celle au silicium 1N4004.

b) Fonctionnement en régime continue
On parle de polarisation lorsqu’un composant est utilisé de la bonne manière dans un circuit. La diode fonctionne en polarisation directe et indirecte.

a) Fonctionnement en régime continue
On parle de polarisation lorsqu’un composant est utilisé de la bonne manière dans un circuit. La diode fonctionne en polarisation directe et indirecte.

b) Fonctionnement en régime continue
On parle de polarisation lorsqu’un composant est utilisé de la bonne manière dans un circuit. La diode fonctionne en polarisation directe et indirecte.

• Polarisation directe
La diode fonctionne en polarisation directe lorsque le courant doit la parcourir de l’anode vers la cathode.

• Polarisation indirecte
La polarisation inverse est l’opposé de la polarisation directe. Dans ce cas le courant ne passe pas.

Remarque :
En polarisation directe la lampe est allumée alors qu’elle ne l’est pas en polarisation inverse d’où le rôle d’interrupteur.
• Tension seuil
Pour que la diode devienne passante il faut que la tension appliquée à ses bornes soit supérieure à la tension seuil. Elle est en générale de 0,6 V pour les diodes au silicium.
• Tension de claquage
La tension de claquage est la tension sous laquelle la diode grille en polarisation inverse (consulter la fiche technique de la diode).
Enfin passons au fonctionnement de la LED.

3. Fonctionnement de la LED

Pour commencer il faut savoir que le fonctionnement de la LED n’est pas différent de celui de la diode. Pour cela référez-vous aux paragraphes précédentes si vous avez des difficultés de compréhension. Néanmoins toutes les LED n’ont pas la même tension seuil. Cette tension dépend du matériau utilisé et donc de sa couleur. Voici donc la plage de tension seuil de quelques LED :

LED rouge (1,6 V-2 V)
LED bleu (3 V-3,6 V)
LED verte (2,1 V-2,5 V)

La patte la plus longue est l’anode et la seconde est la cathode.

Pour une LED, le courant qui la traverse à son importance. Si l’on branche la LED sur une pile, elle va s’allumer, puis s’éteindre définitivement. Elle prend le courant maximum qui n’est pas celui qu’elle supporte. Pour résoudre ce problème, il faut placer une résistance avant ou après.

Calcul de la résistance R
Le calcul de la résistance dépend de la tension seuil et de la tension aux bornes de la source. Il faut :

Chercher l’intensité I traversant la LED dans son datasheet. Cette intensité est moyennement égale à 20 mA.
Prendre une tension d’alimentation Ua dans notre cas 5 V et la tension seuil Ul de la LED. Ici nous utiliserons une LED rouge donc la tension seuil est en moyenne de 1,8 V
Appliquer la loi d’ohm R=(Ua-Ul)/I ; R=160 Ω Pour s’assurer du bon fonctionnement de la LED il faut prendre une résistance supérieure à celle calculée. Ainsi nous prendrons une résistance de 220 Ω.

4. Utilisation d’une LED avec Arduino

Dans cette partie du tutoriel nous allons passer à la réalisation du circuit et à la programmation avec Arduino.
• Matériels

• Câblage
Vous devrez connecter la cathode au GND de l’Arduino et l’anode à la résistance reliée à l’une des broches de l’Arduino (de préférence le pin 2).

La prochaine étape est la programmation de la carte.

• Code source

const int  LED = 2 ; // définition du pin 2 comme variable constante
void setup ()
{
pinMode (LED, OUTPUT) ; // initialisation du pin 2 comme sortie
digitalWrite (LED, LOW) ;  // maintien de  LED sur OFF
}
void loop ()
{
digitalWrite (LED, HIGH) ; // Allumage de la LED 
}

Téléversez ce code sur la carte Arduino et vous constaterez que votre LED s’allume bel et bien.

Remarque :
Vous pouvez très bien connecter la cathode au pin 2 de l’Arduino et brancher l’anode au VCC. Dans ce cas vous devez modifier votre code. Remplacer LOW par HIGH et HIGH par LOW et le tout est joué.

5. Utilisation de la LED comme photorésistance

• Fonctionnement
La photorésistance est une résistance dont la résistance varie en fonction de la lumière (consulter le tutoriel sur la photorésistance pour plus d’explication). Dans ce paragraphe nous allons utiliser une LED comme photorésistance, extraordinaire n’est-ce-pas ?
Pour commencer nous allons faire un test tout simple. Nous allons mesurer la valeur de la résistance de la LED avec le multimètre. Pour ce faire :

connectez le COM du multimètre à l’anode et le VCC à la cathode ;
Eclairer la LED avec une torche avec un écart d’au plus 3 cm ;
Faites varier cet écart. Vous devrez normalement constater que la résistance aux bornes de la LED varie. Vous obtiendrez différentes valeurs en fonction de la LED utilisée. Nous pouvons donc conclure qu’en sens inverse la LED se comporte comme une photorésistance. Maintenant que l’on est sûr que la LED peut s’utiliser comme une photorésistance nous pouvons passer à l’utilisation avec Arduino. Tout comme la photorésistance pour avoir un meilleur résultat, il faut jouer sur la sensibilité de la LED en appliquant le pont diviseur de tension. Le montage devra ressembler à ça :

• Matériels

Breadboard
LED rouge et verte
Résistance 220 Ω et six résistances 1 MΩ
Carte Arduino
Fils de connexion

• Câblage

Connectez l’anode de la LED rouge à une patte de la résistance de 6 MΩ ;
Connectez la cathode de la LED rouge au VCC ; -Connectez la patte libre de la résistance de 6 MΩ au GND ; -Connectez l’anode de la LED rouge à l’entrée analogique A0 ;
Connectez l’anode de la LED verte à la résistance 220 Ω ;
Connectez la résistance de 220 Ω à la sortie 2;
Connectez la cathode de la LED verte au GND ;

• Code Arduino

int led_as_ldr = A0; // définition de l’entrée analogique de la led rouge
int valeur =0;
const int led = 2; // définition du pin 2 comme sortie de la led verte
void setup() {
Serial.begin(9600);
  pinMode(led,OUTPUT);
  digitalWrite(led, LOW);
}
void loop() {
  valeur = analogRead(led_as_ldr); // lecture et convection du signal envoyé par la led rouge
  Serial.println("la valeur de la led est:");
Serial.println(valeur);
delay(1000);
  if(valeur<=300) // en présence de lumière
  {
    digitalWrite(led,HIGH); // allume la led
    Serial.println("la led s'allume");
  }
  else // sinon
  digitalWrite(led, LOW); // éteins la led
  }

Tous ces matériels sont disponibles chez YoupiLab , nous vous prions de vous rapprochez de bous pour vous en procurez afin de réaliser ce montage.
Nous sommes donc à la fin de ce tutoriel, nous espérons avoir comblé vos attentes, à très bientôt pour d’autres aventures.

Programmation d'un circuit intégré 74 HC 595 avec Arduino

AyaoDossa — Tue, 13 Oct 2020 17:46:22 +0000

Ce tutoriel vient vous en apprendre plus sur le circuit intégré 74HC595 qui permet de commander huit sorties digitales juste avec trois pins d’Arduino.

Tous les appareils électroniques sont composés particulièrement de circuit intégrés. Un circuit intégré, est un circuit qui intègre plusieurs composants électroniques, principalement les transistors et les portes logiques. Ainsi ils permettent la réalisation de systèmes électroniques vraiment performants et miniature. Dans ce tutoriel nous ferons la lumière sur le circuit intégré 74HC595.

1. Description
Le circuit intégré 74HC595 est un petit composant qui dispose de 16 pins. Il permet tout simplement d’étendre le nombre de sorties digitales d’un microcontrôleur c’est-à-dire de sauvegarder des pins sur ce dernier, car chaque microcontrôleur a un nombre limité de pins. Prenons l’exemple de la carte Arduino, il est donc possible de commander indépendamment huit sorties digitales à partir de trois pins de la carte. Ainsi il est possible de contrôler beaucoup de LED, des boutons, des capteurs en même temps.

2. Fonctionnement

Le CI 74HC595 communément appelé 595 contrôle essentiellement huit pins de sorties distinctes, en utilisant seulement trois pins d’entrée. Le plus intéressant est que si vous avez besoin de plus de huit pins d’entrée ou de sortie, vous pouvez facilement connecter en série autant de 595 que vous le désirez. Tout ceci est possible grâce au décalage de bits.
Tout d’abord il faut comprendre que la commande des appareils électroniques se fait par l’envoie des états HIGH (1) et LOW (0) qui sont des bits. Tout dépend de l’instruction que vous voulez exécuter. L’instruction peut se faire alors en une combinaison de 0 et 1 c’est-à-dire sur plusieurs bits.

• STAGE SHIFT REGISTER
La première partie tout en haut est celle qui reçoit les informations envoyées par Arduino. Une information reçue par le 595 se fait sur huit bits, donc 1 bit pour chaque donnée. Le rôle du stage shift register est de déplacer la valeur de chaque bit vers la gauche en sa mémoire suivant un procédé bien précis. L’information est envoyée sur l’un des pins ‘’le DATA’’. Ainsi dès l’activation du ‘’CLOCK’’, les bits sont décalés vers la gauche.

• STORAGE REGISTER
Le registre de stockage est la deuxième partie du 595. Son rôle est de copier le contenu du stage shift register. Ici le troisième pin, le ‘’LATCH’’ mémorise les informations du shift register et qui les copie dans le storage register. Le storage register dispose aussi de huit bits qui sont chacun connecté à l’une des huit sorties du 595.

• STATE OUTPUTS
Cette dernière partie permet de commander l’activation et la désactivation de toutes les sorties en une seule opération. Dans certaines situations, il peut être nécessaire de désactiver les sorties pour laisser le contrôle des pins Q0 à Q7 à un autre circuit.

L’envoi de chaque bit correspond à l’activation ou à la désactivation des sorties. L’envoi de l’octet 10101010 correspond à l’activation des sorties Q0, Q2, Q4, Q6 et la désactivation des sorties Q1, Q3, Q5, Q7.

GND doit être connecté à la terre ;
VCC est l’alimentation du 595 connecté au 5V ;
DS c’est le pin DATA, il utilisé pour faire entrer des données dans le registre à décalage ;
SHCP c’est l’horloge du registre à décalage. Pour décaler les bits l’horloge doit être mise sur l’état HIGH ;
STCP active la copie du contenu du registre de décalage dans celui du stockage
MR est le pin qui permet de réinitialiser tout le registre. Pour l’activer il faut la mettre sur LOW sinon il faut la laisser sur HIGH ;
OE, lorsqu’elle est sur LOW les sorties sont activées mais désactivées dans le cas contraire ;
Q0 à Q7 représentent les broches de sorties ;
Q7’ permet de monter deux 595 en série. Il faut le connecter au pin DATA du second 595. Dans ce cas connecter SHCP du second à son STCP.

3. Utilisation avec Arduino
Ici nous allons contrôler l’allumage de huit LEDs avec le CI 74HC595.
• Matériels

• Câblage

L’entrée DS est branchée au pin 2 de l’Arduino
L’entrée SHCP est branchée au pin 3 de l’Arduino
L’entrée STCP est branchée au pin 4 de l’Arduino
Le pin MR est branché au VCC
Le pin OE est branché au GND
Les huit LEDs (anodes) sont connectées aux sorties Q0, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, et Q7 et les cathodes au GND.

• Code

// définition des pins de commande du 74HC595 
int DATA_pin = 2;   //  définition du pin DATA 
int LATCH_pin = 4; // définition du CLOCK
int CLOCK_pin = 3;// définition du LATCH
boolean etats[8]; //c'est un tableau de 8 bits correspondant 
                  //aux sorties du 74HC595 à l'état voulu
void setup()
{
    //configuration des pins de commande comme sorties
    pinMode(DATA_pin,OUTPUT);
pinMode(LATCH_pin,OUTPUT);
    pinMode(CLOCK_pin,OUTPUT);
}
//La fonction appliqueEtat() enregistre l'état des leds  dans le CI 74HC595
//pour chaque état, le LATCH est d'abord désactivé
//ensuite après que le CLOCK est mis à l'état LOW 
//on place le DATA à l'état voulu et l'activation  du CLOCK opère le décalage
//à la fin on valide le tout en activant le LATCH
void appliqueEtat()
{
  digitalWrite(LATCH_pin, LOW);
  for (int i = 7; i>=0; i--)
  {
    digitalWrite(CLOCK_pin, LOW);
digitalWrite(CLOCK_pin, LOW);
    digitalWrite(DATA_pin, etats[i] );
    digitalWrite(CLOCK_pin, HIGH);
  }
  
  digitalWrite(LATCH_pin, HIGH);
}
void loop()
{
   //Allume successivement les leds de Q0 à Q7
for(int i = 0; i<8; i++)
   {
    etats[i] = HIGH;
delay(300);
   appliqueEtat();
   }
   //éteint successivement les leds de Q7 à Q0
   for(int i = 7; i>=0; i--)
   {
    etats[i] = LOW;
    delay(300);
    appliqueEtat();
   }
//remise à zéro de toutes les leds
    for(int j = 0; j<8; j++)
    {
      etats[j] = 0;
appliqueEtat();
    }

    //remise à zéro de toutes les leds
    for(int j = 0; j<8; j++)
    {
      etats[j] = 0;
    }
    appliqueEtat();
}

Tous ces matériels sont disponibles chez YoupiLab , nous vous prions de vous rapprochez de bous pour vous en procurez afin de réaliser ce montage.

Nous sommes donc à la fin de ce tutoriel, nous espérons avoir comblé vos attentes.
A très bientôt pour d’autres aventures.

Je vous propose une vidéo de test sur:CI_74_HC_595_Arduino