Bonjour à tous,

Comme évoqué il y a quelques semaines déjà et à la demande de certain d’entre vous, voici un rapide exposé qui vous permettra de démarrer en électronique.

Ce tutoriel n’a pas la prétention d’être une référence ou irréprochable et je vous invite donc à parfaire vos connaissances via les livres traitant du sujet ou internet et/ou à me corriger si vous voyez des erreurs.
Il est en grande partie inspiré d’un récapitulatif de Michel V. rencontré sur une exposition en Gironde. Propriétaire d’un magnifique diorama maritime et ferroviaire où tout est motorisé et télécommandé avec…une télécommande de télévision, c’est un génie !!!

Nous nous limiterons au courant continu de faible voltage plus communément appelé DC pour direct current en anglais et symbolisé

1 L’électricité c’est quoi ?

D’après Wikipédia : « L'électricité est l'effet du déplacement de particules chargées à l'intérieur d'un matériau conducteur, sous l'effet d'une différence de potentiel aux extrémités de celui-ci. »

Pour faire simple, les atomes qui nous entourent sont composés d’un noyau de protons et de neutrons et autour de celui-ci gravitent des électrons. Dans un matériaux conducteur, ces électrons à cause d’une stimulation que l’on nommera voltage, se déplacent et créent un courant.

Ce qui nous amène à définir quelques notions de base :

-La tension, le voltage ou encore la différence de potentiel. (Symbole U)
Elle est exprimée en Volt (noté V) ou sous multiples. Pour rappel 1 milli-Volt équivaut à 0.001 Volt (1 mV = 0.001 V)
Par analogie avec l’hydraulique, c’est la pression au robinet.

-Le courant ou l’intensité (Symbole I) s’exprime en Ampères (noté A) ou ses sous multiples. Même chose, 1 mA = 0.001 A
Par analogie avec l’hydraulique, c’est le débit d’eau au robinet. On admet par convention que le courant circule du + vers le - (ceci nous servira pour définir le sens de certains composants électroniques) mais les électrons font l'inverse du fait de leur charge négative.

-La résistance (Symbole R) s’exprime en Ohm (noté Ω) ou ses sous multiples. Même chose, 1 mΩ = 0,001 Ω
En comparaison avec l’hydraulique, c’est un rétrécissement sur le réseau qui ralentit le débit de l’eau ou plus simplement le robinet plus ou moins fermé.

-La définition de ces trois éléments nous amène à la loi d’Ohm :

U= R x I
ou
R = U / I
ou
I = U / R

Où U est la tension en Volt, R est la résistance en Ohm, et I l’intensité en Ampère. Cette équation vous permettra de calculer l’élément manquant dans vos circuits électroniques. Nous découvrirons ceci dans les cas concrets.

-Autre loi nécessaire, la loi des nœuds : « la sommes des courants entrant sur un nœud (une connexion électrique) est égale à la somme des courants qui en sortent. »



Pour clôturer cette partie vocabulaire, voici deux schémas pour comprendre les différents montages :

Montage en série :


Montage en parallèle ou en dérivation :


Nous avons donc défini le vocabulaire nécessaire à la compréhension de ce qui va suivre.

2 les composants électroniques basiques

Je ne rentrerai volontairement pas dans les détails, nous nous contenterons donc de quelques composants :

-Bien sûr, il nous faut une source d’énergie, symbolisée


Exemples :

-Batterie rechargeable ou accumulateur
-Pile alcaline
-Transformateur/alimentation de laboratoire

Pensez à tester ces alimentations avant tout branchement, en effet, un transformateur noté 12V peut souvent délivrer 15V par exemple.

-Le fil de câblage :

Il est couramment admis un courant à 10 A/mm2 dans un conducteur en cuivre.
Plus le courant va augmenter dans le conducteur, plus celui-ci tend vers un changement d’état.
Il passera de conducteur, à fusible, jusqu’à fondu…
Attention donc à bien dimensionner vos câblages.

-Les consommateurs :

Les lampes symbolisées

A alimenter en respectant la tension inscrite. Il est même préférable de sous alimenter l’ampoule afin de prolonger sa durée de vie. Pour exemple, une ampoule donnée pour 6V et alimenter en 5,7 V verra sa vie prolonger de 2000h pour une perte d’éclairage de 16%.

Les résistances symbolisées

Elles sont pratiques pour faire chuter la tension de quelques Volt. Attention elle dégage de la chaleur et sont vite dépassées. Préférez les diodes.

Il est possible de connaitre la valeur d'une résistance sans la mesurer au multimètre, pour cela vous aurez besoin du tableau suivant :



Exemples de lecture :

Plus rarement vous verrez des résistances à 6 anneaux


Les diodes, symbolisées
Elles ont la caractéristique de faire chuter la tension de 0,6 à 0,8 V dès qu’un courant les traverse. Elles sont polarisées (ont un sens) un côté positif l’anode et un coté négatif la cathode repéré par un anneau.



Les diodes électroluminescentes (DEL ou LED en anglais) symbolisées
Elles aussi sont polarisées, avec toujours l’anode (grande patte ou fil plus long) et la cathode (petite patte ou fil plus court). Le courant ne passe que dans un sens, mais attention néanmoins de ne pas l’alimenter en inverse avec des grandes tensions sous peine de la détruire.

Voici les tensions d'alimentation en fonction de la couleur des DEL avec une consommation de 5mA :



Les moteurs, symbolisés
Vérifier la tension nominale et la consommation de courant à vide et en charge pour ensuite calculer les besoins et lui joindre les composants nécessaires.

Les condensateurs, symbolisés
Ils emmagasinent de l’énergie pour la restituer peu de temps après. Ils peuvent servir de régulateur et sont aussi utiles pour combler un manque de courant tel un passage à vide sur un aiguillage (cas du powerpack pour nos amis ferroviaire)

Voici déjà de quoi faire pour illuminer vos bâtiments, véhicules, motoriser une éolienne, ou un portail etc

3 Utilisation du multimètre :

Afin de faire les mesures de courant, de tension et de résistance, vous aurez besoin d’un multimètre, mais comment ça marche cette bête ???

-Mesurer la résistance :

(Il n’est pas nécessaire d’être sous tension sur le circuit) se mettre sur le bon calibre dans la section Ω, placer les prises de courant de chaque côté du composant. Pas la peine de mesurer entre les différents composants, un câble n’a pas de résistance. Si l’écran affiche 1 . changer de calibre. Le sous-multiple sera défini par le calibre choisi (kΩ, Ω)

Mesurer la tension :

Attention vous travaillez sur circuit alimenté. Prenez vos dispositions afin d’éviter l’éléctrocution.

Se mettre sur le bon calibre V et surtout en DC , placer les prises de courant de chaque côté du composant. Le sous-multiple sera défini par le calibre choisi (V, mV)

Mesurer le courant :

Attention vous travaillez sur circuit alimenté. Prenez vos dispositions afin d’éviter l’éléctrocution.

Il est nécessaire de brancher la prise de courant rouge du multimètre sur le jack adapté (A, mA) sous peine de le détériorer.

Ici il est précisé que l’on mesure du mA sur le jack du bas et jusqu’à 10 A sur le jack du haut.

Petite différence notoire, il faudra insérer le multimètre dans le circuit en branchement en série comme suit.

C'est bon ? Je ne vous ai pas perdu ? Vous avez bien tout digérer ces informations ? OK alors on continue !!

4 Cas concrets :

Comme vous l’avez demandé, nous allons commencer par le branchement d’une lampe :

Voici le circuit :



Dans ce cas, l’alimentation sera de 12V, la lampe consomme 3 V. La différence de 12-3=9V doivent donc être consommé par un autre composant.

Plusieurs choix de composants possibles pour mettre à la place du point d'interrogation : une résistance, des diodes, d’autres lampes…

Choix de la résistance :

Pour rappel, il est admit qu'une diode blanche ou dans ce cas une lampe est traversée par un courant de 0,05 A, c’est donc elle qui nous donnera I
Et nous calculerons la valeur de la résistance grâce à la loi d’Ohm

R= U du composant ? / I du circuit
Soit R = (12-3V) / 0,05A = 180 Ohms



Problème !! Cette résistance doit absorbée une puissance et va dissipée de la chaleur. Les résistances standards supportent 0,25 W.
Le calcul de la puissance dissipée s’exprime ainsi : P = U x I soit P= (12-3) x 0,05 = 0,45W
La résistance ne supporterait donc pas seule la dissipation des 9V, solution : mettre 2 résistances en parallèle de 360 Ohms.

En effet dans le cas des résistances en série, leurs valeurs s'ajoutent, mais en montage parallèle, c'est un autre calcul

R globale = 1/(1/R1+1/R2...)


Soit dans ce cas 180 = 1/(1/R1 + 1/R2) soit R1 = R2 = 1/(1/180/2) = 360 Ohms

Ainsi chacune absorbe 0,25 W des 0.45W global et la résistance totale est de 180 Ohms. Plus de risque de fusion.



Choix des diodes :

Comme nous l’avons vu précédemment, une diode fait baisser la tension d’environ 0,7V lorsqu’un courant la traverse.
Si nous plaçons 13 diodes en série, le circuit sera à l’équilibre et la lampe sera alimenté à 2,9V ce qui sera bon pour sa santé.

Choix d’ajout de lampes :

Si nous plaçons 4 lampes identiques à 3V, l’ensemble des tension est égal à 12V soit la tension de l’alimentation, donc plus de problème. On prendra tout de même toujours soin de placer une diode afin d’augmenter la durée de vie des lampes. (Vous l'avez sans doute remarqué, elles sont toujours fournies dans les kits éclairages FALLER, BUSCH, VIESSMANN et autre)



Si nous plaçons 3 lampes identiques, la résistance devra être de 60 Ohms

R = (12-3-3-3)/0,05 = 60 et P=U x I = (12-3-3-3) x 0.05 = 0.15W c’est acceptable pour la résistance



Si nous plaçons 2 lampes identiques, la résistance devra être de 120 Ohms
R = (12-3-3)/0.05 = 120 Ohms mais attention P=U x I = (12-3-3) x 0.05 = 0.3W,
Nous dépassons donc de peu les 0.25W acceptable par la résistance encore une fois.
Même chose que pour l’exemple à 1 lampes, 2 résistances de 240 Ohms en parallèle suffiront a régler le problème.



Attention, ces valeurs de résistance sont théoriques, vous ne trouverez pas toujours dans le commerce la valeur correspondant à vos calculs. Il vous faudra donc prendre la valeur normalisée supérieure la plus proche ou/et mettre des résistances en série de valeurs différentes afin d'arriver à votre but.

Je vous laisse digérer ces informations, je reste disponible pour répondre aux questions et vous retrouve très bientôt pour un autre cas concret.
Bonne journée

Max

Sympa ça et merci.
Voilà le genre de chose à mettre en article dans le bulletin car trop long pour moi de le lire sur le forum...

je viens la pour me détendre et hop ca me rapelle le boulot !!!!!!

donc, si je ne me trompe pas, le fil vert sur le bouton blanc et le fil rouge sur le bouton bleu !!!!!