Electronique

Un circuit electrique est compose de generateurs (sources de tension ou courant) et de recepteurs (resistances, lampes, moteurs). La loi d'Ohm relie la tension U (en volts) au courant I (en amperes) pour une resistance R (en ohms) : U = R.I. La loi des mailles stipule que la somme des tensions dans une maille est nulle. La loi des noeuds indique que la somme des courants entrant dans un noeud egale la somme des courants sortants.

Un capteur transforme une grandeur physique (temperature, pression, luminosite, distance) en signal electrique exploitable. Les capteurs analogiques delivrent un signal continu proportionnel a la grandeur mesuree. La conversion analogique-numerique (CAN) echantillonne ce signal avec une resolution definie par le nombre de bits : resolution = plage / 2^n. Un CAN 10 bits sur 0-5V donne une resolution de 5/1024 = 4.88 mV.

Les actionneurs convertissent l'energie electrique en energie mecanique (ou autre). Le moteur a courant continu (MCC) est modelise par la relation U = E + R.I avec E = k.omega (force contre-electromotrice proportionnelle a la vitesse). Le hacheur (PWM) permet de faire varier la vitesse du moteur en modulant la tension moyenne. Le pont en H permet d'inverser le sens de rotation. Les moteurs pas a pas offrent un positionnement precis sans capteur de position.

L'amplificateur operationnel (AOP) est un composant fondamental de l'electronique analogique. En regime lineaire (avec contre-reaction negative), les deux entrees sont au meme potentiel (V+ = V-) et les courants d'entree sont nuls. Le montage non-inverseur donne Vs = (1 + R2/R1) x Ve. Le montage inverseur donne Vs = -(R2/R1) x Ve. En regime sature (comparateur), la sortie vaut +Vsat ou -Vsat selon le signe de la difference V+ - V-.

L'electronique numerique traite des signaux binaires (0 ou 1). Les portes logiques de base (ET, OU, NON) permettent de realiser toute fonction combinatoire. On les decrit par des tables de verite ou des equations booleennes. Les bascules (D, JK, RS) sont des elements de memoire : elles stockent un bit. Les compteurs enchainent des etats en sequence. Ces fonctions sont aujourd'hui integrees dans des microcontroleurs programmed en C ou Python.

Un filtre selectionne une bande de frequences dans un signal. Le filtre passe-bas (RC serie, sortie aux bornes de C) laisse passer les basses frequences et attenue les hautes frequences. Sa frequence de coupure est fc = 1/(2.pi.R.C). Au-dessus de fc, le gain diminue de -20 dB/decade pour un filtre du 1er ordre. Le diagramme de Bode represente le gain (en dB) et la phase en fonction de la frequence (echelle logarithmique).