06) Schéma électrique et affectation des Entrées / Sorties sur Arduino.

C’est presque dans l’ordre inverses qu’il faut procéder. Toutefois, pour tester la faisabilité de certaines options du cahier des charges il faut tester certains circuits électroniques au préalable. Ayant conduit ces études préliminaires, je peux vous détailler l’ensemble sur la Fig.18 et en justifier certains choix. Par exemple pour A4 et A5 nous sommes tributaires de la bibliothèque U8glib.h qui utilise une ligne de dialogue de type I2C. (Two Wire Interface.) Pour gérer la LED triple, D8, D9 et D10 ainsi que D2 pour la LED jaune et D4 pour le bruiteur et A0 pour Pot ont été choisies dans le but de faciliter l’implantation des composants sur le circuit imprimé. Par ailleurs, D4 peut générer de la PWM ce qui éventuellement pourra servir pour gérer le bruitage. Pour la génération du signal étalon D3 facilite également l’étude du circuit imprimé. Pour la gestion des B.P. une seule entrée aurait été possible. Comme nous avons des broches de disponible « à revendre », il est préférable de « doubler la mise » car ainsi les seuils de décision sont plus éloignés les uns des autres ce qui favorise à l’élimination « du bruit » parasite. Noter que toutes les résistances de limitation de courant des LEDs sont choisies pour obtenir des éclairements équivalents, sachant qu’elles n’ont pas des rendements lumineux identiques. (C’est expérimentalement qu’il faudra adapter chez vous.)

Considérons l’entrée E. C’est elle qui recevra les signaux à analyser pour une plage de 5V crête à crête. Toutefois, on peut désirer mesurer des tensions plus élevées. C’est la raison de la présence des deux résistances R1 de 330kΩ et de R2 de 3,3MΩ qui constituent un diviseur potentiométrique par dix. Naturellement il n’est pas obligatoire de prévoir ce calibre. Dans ce cas ces deux composants R1 et R2 peuvent être omis.

Pour ne pas avoir à tourner la page, un extrait de la Fig.18 est reproduit en Fig19 pour analyser le schéma de l’entrée de l’oscilloscope. Ces quelques composants assurent la protection contre les inversions de polarité et les surtensions. Supposons que l’on injecte sur l’entrée E une tension alternative ou une tension négative de -15V. (Ou 15V~ efficace) La diode D2 est conductrice et court-circuite le signal sur GND. La tension en Ï€ est alors de -0,7V. L’entrée analogique de l’ATmega328 possède sa propre protection interne. Toutefois la documentation précise qu’il ne faut pas dépasser de ±0,3V la tension nulle et celle du +Vcc. C’est la raison pour laquelle une résistance de 10kΩ de limitation de courant supplémentaire est insérée entre π et A3. Dans ces conditions c’est la résistance de 1KΩ qui est en danger. En effet, soumise à

15V elle est traversée par un courant de 15mA. Elle est soumise à une puissance de 15 x 0.015 = 0,225W. Prévue pour dissiper 1/4W elle peut supporter ce régime en permanence. Si l’on surcharge à ±40V il ne faut pas dépasser dix secondes, car ensuite elle surchaufferait et serait en danger car soumise à 1,6W. Sur le calibre 50V on peut en principe aller jusqu’à 800V. L’intensité devient 242µA. R2 est alors soumise à une puissance dissipée en chaleur de 0,19W qu’elle peut supporter en permanence. (Attention toutefois à la tension d’isolement entre les broches du connecteur HE14 en entrée.) Si la surcharge est positive on retrouve des puissances dissipées équivalentes. La Fig.20 présente un relevé oscilloscopique de la tension présente en p lorsque l’on injecte en entrée E une tension alternative de ±15V crête auquel l’appareil à été soumis durant plusieurs heures sans subir le moindre dommage. L’index à gauche correspond à 0V. La tension écrêtée par les diodes D1 et D2 varie donc entre -0,7V et +5,8V. En résumé :

ATTENTION : La diode de protection D1 n’aura pas vraiment d’influence sur la représentation de la trace car elle « rabote » le signal à partir de +5,8V c’est à dire « au dessus » de +5V qui correspond au calibre d’entrés. La partie déformée sera donc hors de la fenêtre d’écran. Le dépassement du signal vers le haut sera simplement indiqué par l’allumage de la LED rouge de diamètre 3mm. Par contre, la diode D2 écrête toute tension négative à partir de -0,7V environ. Une tension alternative ne sera donc pas représentée correctement, sauf si par un module externe on lui superpose « algébriquement » une tension positive. Pour bien montrer ce phénomène l’oscillogramme de la Fig.21 a été réalisé en injectant en entrée E une tension alternative de 4V crête à crête issue d’une transformateur basse tension branché sur le secteur. On constate effectivement que les alternances positives sont représentées correctement mais les négatives sont tronquées et distordues. La trace sur notre appareil ne représentera pas les tensions négatives et tout débordement par le bas sera signalé par l’éclairement de la LED verte.

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