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Objectifs
Je pense qu’il est plus ou moins inné que tout nouvel acquéreur de micro contrôleur programmable tel qu’Arduino ira à coup sûr vers un projet qui concerne l’interaction avec de l’électroménager ou un quelconque appareil tournant sur du 220V. Quoi de plus naturel non ?
C’est pourquoi dans cet article je vous présente le fonctionnement d’un transistor qui nous servira à manipuler un relais électrique, le tout depuis une Arduino.
Le transistor
Le transistor reviendra souvent au cours des vidéos à venir, car il est un composant fondamental qui a, disons le simplement, façonné absolument tout notre monde moderne. Ils sont omniprésents.
Deux usages principaux sont faits du transistor. Vous avez l’amplification, permettant de transformer un faible signal dans un circuit en un signal beaucoup plus significatif avec une plus grande amplitude. Puis, vous avez la fonction d’interruption. Celle-ci s’explique par la saturation du transistor en amplifiant un signal bien trop grand faisant plafonner le transistor à son maximum.
Fonction d’amplification
Représentation d’un transistor de type NPN sur sa fonction d’amplification. Un différentiel de quelque millivolts entre la base et l’émetteur entraine une amplification du différentiel sur la patte du collecteur. La simulation montre comment un signal sinusoïdal en entrée sur la base s’amplifie (Échelle non conforme).
Fonction d’interruption
Cette fois-ci, on utilise le transistor tel un interrupteur. Pour cela, on va simplement surcharger la base pour instantanément saturer le transistor. Pour les transistors super connus comme le 2N2222A, il suffit de 0.6 v pour le saturer de manière optimum. Ainsi, une fonction d’interruption se résume à utiliser le transistor sur ses états extrêmes : entièrement éteint tel un 0, ou 100% saturé tel un 1. Notez la différence sur cette animation où l’amplification du signal est si importante que le signal de sortie dessine un plateau de saturation.
Le relais électrique
Pont entre votre micro électronique et le monde des courants fort et tensions létales, le relais électrique est une pièce souvent essentielle pour les makers qui cherchent à interagir avec le monde qui les entours et automatiser la mise sous tension de matériel et machines qui fonctionnent sur du 220 v.
Pour sa version basique monostable, comptez 2 parties principales. La première concerne l’électroaimant fonctionnant sur un courant faible de quelque dizaines de milliampères représenté par un courant qui le traverse jaune. C’est lui qui se fait mettre sous tension par contrôle extérieur. La seconde partie, isolée de la première, dispose d’une tige métallique qui sous la force de magnétisation de l’aimant se trouve entrainée à fermer un circuit secondaire.
Ce circuit secondaire est, selon les caractéristiques de votre relais, capable de faire passer des courants habituellement autour des 10A.
Sur sa sortie, un relais vient avec 3 ports, selon la combinaison que vous choisirez, vous pouvez soit faire en sorte que le circuit alimenté en 220 v soit fermé (circuit rouge) par défaut quand le relais est éteint ou son contraire (circuit vert).
Montage du contrôleur de relais mécanique
Le rôle de l’Arduino ici va être d’alimenter le transistor sur sa base (Port digital D2) et le relais sur sa partie électroaimant afin que le circuit représenté sur la droite par une lampe passe sous tension.
Comme vous pouvez le voir, mais le circuit sous haute tension ne partage aucun lien avec le circuit comprenant le contrôleur et sont complétement indépendants l’un de l’autre.
Le condensateur optionnel C1 est présent afin de filtrer une partie du bruit de l’alimentation 5v.
La diode optionnelle D1 est présente dans le but de protéger le transistor des tensions négatives de l’électroaimant du relais lorsqu’il passe hors tension (pouvant aller jusqu'à -110 volts !).
Le relais utilisé dans la vidéo est un SRD-05VDC-SL-C et consomme autour de 0.1 A. Il est donc compatible avec une Arduino qui peut délivrer autour de 0.8 A absolument tout compris. La fiche technique de votre relais vous renseignera exactement sur ses besoins.
Exemple d’utilisation
Ici l’exemple se contente d’allumer et éteindre le relais par intermittence d’une seconde. Dans la prochaine vidéo et le prochain article associé, nous utiliserons le même montage électronique et construirons une Classe C++ Objet (Librairie) afin d’ajouter des fonctionnalités logicielles à ce relais et voir les bases de la programmation orienté objet.
void setup() {
pinMode(2, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(2, HIGH); // Allume le relais
delay(1000); // Attend une seconde
digitalWrite(2, LOW); // Eteint le relais
delay(1000); // Attend une seconde
}