ISSLg - Cours d'électronique
Les entrées et sorties simples
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Les entrées simples
Le bouton poussoir
Il s'agit d'un bouton qui n'a qu'un seul état stable (monostable) : dès qu'on le relâche il retourne à son état de repos.
Il peut être de 2 types : normalement ouvert (NO) ou normalement fermé (NC).
Par convention, ils sont toujours dessinés à l'état de repos (relachés) sur les schémas électroniques.
Symbole du bouton poussoir normalement ouvert (NO) : 
Symbole du bouton poussoir normalement fermé (NC) : 
Qu'il soit normalement ouvert ou normalement fermé, il ne peut avoir que 2 états : poussé ou relaché.
| Action mécanique | État logique | R12 si NO | R12 si NC |
| relaché | 0 | 200MR | 0R |
| poussé | 1 | 0R | 200MR |
Attention : Il ne faut en aucun cas regarder s'il y a contact électrique ou
non pour déterminer l'état logique, sinon ce sera le casse tête lorsque
vous aurez des contacts normalement ouverts et normalement fermés sur
une même ligne d'action !!!
Les contacts de ces boutons sont caractérisés par la tension (ex 125Vac) et le courant maximum (ex 1A) qu'ils peuvent couper.
Les
boutons poussoirs sont utilisées dans les boutons de commande, les
claviers, les contacts de fin de course (micro-switch) d'organes de
machine, les contacts magnétiques pour alarme (c'est un aimant qui
actionne le contact)...
L'interrupteur et l'inverseur
Se
sont des organes de commande à deux états stables (bistables) : ils
restent dans la position dans laquelle l'opérateur les a commutés.
L'interrupteur est dessiné dans sa position OFF : 
Il a 2 états stables : ON ou OFF.
| Action mécanique | État logique | R12 |
| OFF | 0 | 200MR |
| ON | 1 | 0R |
L'inverseur est dessiné dans sa position non-inverseuse : 
Il a 2 états stables : inversé ou non-inversé.
| Action mécanique | État logique | R12 | R13 |
| non-inversé | 0 | 200MR | 0R |
| inversé | 1 | 0R | 200MR |
Les
contacts des interrupteurs et inverseurs sont caractérisés par la
tension (ex 125Vac) et le courant maximum (ex 1A) qu'ils peuvent couper.
Les interrupteurs
et inverseurs sont utilisés pour allumer/éteindre des équipements,
choisir le sens de marche d'un moteur, comme système de protection :
interrupteur thermique (à réarmement ou non) ; ils peuvent également
être pilotés par des capteurs électroniques plus ou moins sophistiqués
: interrupteur lumineux jour/nuit, détecteur de présence par
infra-rouge (IR), barrière lumineuse... ou encore par des systèmes
mécaniques de sécurités : interrupteur à clé...
Les lignes d'actions
Plusieurs
contacts peuvent être pilotés par un seul bouton de commande. Ces
contacts sont alors reliés sur le schéma par une ligne d'action.
Exemple pour des interrupteurs et inverseurs:
Il ne faut considérer qu'une seule entrée par ligne d'action (même si plusieurs contacts sont commandés).
Dans notre exemple :
Il a 2 états stables : ON ou OFF ; et 3 contacts : A, B & C.
| Action mécanique | État logique | RA12 | RA13 | RB12 | RC12 |
| OFF | 0 | 200MR | 0R | 200MR | 200MR |
| ON | 1 | 0R | 200MR | 0R | 0R |
Les sorties simples
La lampe à incandescence
Dispositif bien connu de transformation d'électricité en lumière (NB : mauvais rendement).
Son symbole : 
Dans un premier temps (en 5ème année), nous ne considèrerons que 2 états possibles pour une lampe : allumée ou éteinte.
| État physique | État logique |
| éteinte | 0 |
| allumée | 1 |
La
lampe à incandescence n'a pas de polarité, elle peut, de plus, aussi
bien être alimentée par un courant continu qu'alternatif.
Elle
est caractérisée par sa tension nominale (ex : 4.5V) et sa puissance (ex
: 2W) ; ce qui permet de retrouver le courant consommé (I = P/U). Il en
existe de différentes formes et couleurs. Au-delà de quelques Watts,
faire attention à l'évacuation de la chaleur dégagée par la lampe
(risque d'incendie).
Attention :
Le fait de légèrement (max 10%) survolter une lampe, augmente sa puissance mais diminue fortement sa durée de vie.
Le fait de sous-volter une lampe, diminue sa puissance mais augmente très fortement sa durée de vie.
La diode LED
Dispositif électronique à haut rendement de transformation d'électricité en lumière.
Son symbole : 
La
LED est polarisée, pour qu'elle s'éclaire, un courant (5 à 20mA) doit
entrer par l'anode (borne 1) et ressortir par la cathode (borne 2). La
chute de tension aux bornes de la LED est de 1.5 à 2V. Si la LED est
alimentée en tension, il est indispensable de mettre une
résistance en série pour
limiter son courant.
R = (Vcc - 1.5V) / Imax 
Dans un premier temps (en 5ème année), nous ne considèrerons que 2 états possibles pour une LED : allumée ou éteinte.
| État physique | État logique |
| éteinte | 0 |
| allumée | 1 |
Les
LED existent en différentes couleurs, formes... Certaines
sont regroupées pour former des bar-graph ou des afficheurs à 7
segments (affichage de chiffre)... Deux LED peuvent être regroupées
dans le même boîtier pour former un voyant bi-colore... Avec 3 LED RGB
(Red Green Blue) dans un même boîtier, il est même possible de recréer
toutes les nuances de couleurs visibles par l'oeil humain...
Pour en savoir plus : http://www.kpsec.freeuk.com/components/led.htm
La sonnette, le buzzer et la sirène
Au
contraire d'un haut-parleur, qui lui doit être alimenté par
un signal audio, les sonnettes, buzzers et sirènes sont des
systèmes ayant leur propre oscillateur interne pilotant
un transducteur acoustique (moteur + lame/membrane/turbine...). Il
suffit simplement de les raccorder à une source de tension pour qu'ils
émettent un signal sonore.
Symbole de la sonnette : 
Symbole du buzzer (biiip) : 
Symbole de l'alarme : 
NB : ces systèmes sont généralement alimentés en DC, il faut donc respecter la polarité du raccordement (+ / fil rouge).
Ces avertisseurs acoustiques ont deux états :
| État physique | État logique |
| Pas de signal sonore | 0 |
| Émet un signal sonore | 1 |
Le moteur DC
Le
moteur à courant continu permet de convertir l'énergie électrique en
énergie mécanique (mouvement rotatif). Il est caractérisé pas sa
tension nominale (ex : 6Vdc) et sa puissance maximale (ex : 5W). Pour
réduire la vitesse de rotation ou augmenter le couple (force x bras de
levier), le moteur peut être équipé d'un réducteur à engrenages.
Symbole du moteur DC : 
Le
moteur étant "selfique" (bobinages), il est préférable (surtout s'il
est piloté par un transistor) de l'équiper d'une diode de roue libre
pour éviter les surtensions à sa coupure.
Dans un premier temps (en 5ème année), l'état du moteur peut être décrit avec un seul bit :
| État physique | État logique |
| Moteur à l'arrêt | 0 |
| Le moteur tourne | 1 |
Le
changement de la polarité de la tension appliquée au moteur change son
sens de rotation. Cela peut être réalisé par exemple au moyen d'un
inverseur double voies. La diode de roue libre est alors remplacée par
un condensateur de déparasitage (ou deux diodes Zeners opposées en
série).
SW1 : marche/arrêt SW2 : sens de rotation
L'état du moteur doit alors être décrit avec deux bits : un pour marche/arrêt & un pour le sens de rotation.
| État physique | État logique |
| Moteur à l'arrêt | 0 |
| Le moteur tourne | 1 |
| État physique | État logique |
| Sens anti-horlogique | 0 |
| Sens horlogique | 1 |
Le relais monostable
Un
relais est un contact (généralement un inverseur) commandé par un
électro-aimant. Il est dessiné dans son état de repos : pas de courant
dans la bobine de l'électro-aimant et les inverseurs en position
non-inversée.
Symbole d'un relais commandant deux inverseurs : 
Les
relais sont généralement monostables, c'est à dire que le contact
revient à son état de repos dès que la tension appliquée à la bobine
disparaît. Son actionnement consomme de l'énergie, vu qu'il faut
maintenir le courant dans le bobinage.
La bobine de l'électro-aimant étant "selfique", il est préférable (surtout si elle
est pilotée par un transistor) de l'équiper d'une diode de roue libre
pour éviter les surtensions à sa coupure.
Le relais a 2 états : ON ou OFF.
| État mécanique | État logique | Ubobine | R51 | R53 | R1216 | RC1214 |
| OFF | 0 | 0V | 200MR | 0R | 200MR | 0R |
| ON | 1 | Vcc | 0R | 200MR | 0R | 200MR |
En électronique, on utilise généralement des relais pour courant
continu. Un relais est caractérisé par la tension nominale
d'alimentation de sa bobine (ex : 5Vdc) ainsi que les caractéristiques
de ses contacts : la
tension (ex 125Vac) et le courant maximum (ex 1A) qu'ils peuvent couper.
Plus d'infos sur : http://www.kpsec.freeuk.com/components/relay.htm
Le relais bistable
Il
existe également des relais bistables : le contact est actionné lorsque
la tension est appliquée à l'électro-aimant du relais et le contact reste actionné même si l'on retire la tension de commande (position SET). Pour faire revenir le contact à sa position initiale, il faut inverser la tension appliquée à l'électro-aimant (position RESET).
(Montage identique à celui du moteur à deux sens de rotation ci-dessus)
Si
vous prenez un relais bistable de tension moitié de celle
d'alimentation, voici un montage simple en H pour inverser le courant
dans la bobine (les résistances R sont égales à la résistance de bobinage
du relais) :
Ce
type de relais est très utile pour les équipements fonctionnant
sur piles ou batteries : il n'est plus nécessaire de maintenir la
tension de commande sur la bobine, une implusion d'une fraction de
seconde suffit ! (ex : thermostat programmable pour chaudière de
chauffage central)
NB : il existe aussi des relais bistables à 2 bobines : une de SET et une de RESET.
Auteur : Philippot Marc - 29/01/2011