Leçon 07 : Obtenir 5V et GND supplémentaires depuis Arduino | Cours Arduino Pas à Pas

Dans cette leçon du cours Robojax Arduino Pas à Pas, nous explorons une solution pratique à un problème courant : manquer de connexions 5V et GND sur votre carte Arduino. Que vous construisiez un projet nécessitant l'alimentation d'un servomoteur, d'un écran LCD, d'un capteur à ultrasons ou d'une combinaison d'appareils, le nombre limité de broches d'alimentation sur un Arduino Uno ou Nano peut rapidement devenir un goulot d'étranglement. Ce guide démontre comment utiliser de manière créative n'importe quelle broche numérique I/O comme source 5V supplémentaire ou comme connexion à la masse, vous offrant la flexibilité d'alimenter plusieurs composants sans avoir besoin d'une alimentation externe pour les appareils à faible courant.

Cette technique est particulièrement utile pour plusieurs applications réelles, notamment :

• Alimenter un petit écran OLED ou LCD en plus d'un servomoteur dans un même projet.
• Fournir de l'énergie à plusieurs capteurs, comme un capteur à ultrasons et un détecteur de mouvement PIR, simultanément.
• Créer des configurations de test temporaires sur une plaque d'essai où vous avez besoin d'une source d'alimentation rapide et facile pour un nouveau module.
• Alimenter des LED à faible puissance ou des circuits à niveau logique nécessitant une référence 5V propre.

Comprendre les limites d'alimentation d'Arduino

Avant de plonger dans la solution, il est crucial de comprendre l'architecture d'alimentation de votre carte Arduino. Sur un Arduino Uno standard, vous disposez généralement d'une seule broche 5V dédiée. Certaines cartes tierces, comme indiqué dans la vidéo, peuvent comporter une deuxième broche 5V, mais même dans ce cas, vous pourriez avoir besoin de plus (dans la vidéo à 00:26).

La quantité de courant que vous pouvez tirer de ces broches dépend de votre source d'alimentation. Si vous alimentez la carte via USB, le courant est limité par le port USB ou le chargeur que vous utilisez—par exemple, un chargeur 1A permettra jusqu'à 1A, tandis qu'un chargeur 2,4A en permettra davantage (dans la vidéo à 01:55). Si vous utilisez la prise jack avec une alimentation 7-12V, le courant est régulé par la puce régulatrice de tension AMS1117 intégrée, qui a une limite de courant typique de 1,1A (dans la vidéo à 02:20).

Il est également important de noter l'en-tête ICSP sur la carte. Comme expliqué dans la vidéo, cet en-tête donne accès aux broches SPI (Serial Peripheral Interface), et la broche du côté droit est en réalité VCC (5V), tandis que la dernière broche est GND (dans la vidéo à 00:54). Cela vous donne un autre emplacement physique pour accéder au rail 5V.

Cependant, la limitation la plus critique à retenir concerne les broches numériques I/O. Selon la documentation officielle d'Arduino, chaque broche numérique peut fournir ou absorber un maximum de 20 milliampères (mA) (dans la vidéo à 03:30). C'est plus que suffisant pour les LED, les circuits logiques et de nombreux capteurs, mais insuffisant pour les appareils à courant élevé comme les moteurs ou les servomoteurs haute puissance. Pour ceux-ci, vous devez toujours utiliser la broche 5V principale ou une source d'alimentation externe.

Matériel et composants

Pour cette démonstration, vous aurez besoin des composants suivants :

• 1x carte Arduino (Uno, Nano ou similaire)
• 1x LED (de n'importe quelle couleur)
• 1x résistance de 1kΩ
• 1x plaque d'essai
• Fils de connexion
• (Optionnel) Un écran LCD 1602 ou un module relais pour la démonstration

Guide de câblage

Le câblage pour ce projet est simple, car il implique principalement de connecter une broche numérique au rail d'alimentation de votre composant et une autre broche numérique à sa masse. Dans la vidéo, l'instructeur démontre cela en alimentant une LED.

Voici comment procéder :

1. Connectez la LED : Connectez l'anode (la patte la plus longue) de la LED à la broche numérique 5 de votre Arduino via une résistance de limitation de courant de 1kΩ.
2. Connectez la masse : Connectez la cathode (la patte la plus courte) de la LED directement à la broche numérique 2 de votre Arduino.

Ce circuit simple permet à la broche 5 d'agir comme source 5V et à la broche 2 comme masse, complétant ainsi le circuit (dans la vidéo à 06:05).

Pour une approche plus évolutive, vous pouvez utiliser une plaque d'essai pour distribuer l'alimentation, comme montré dans la vidéo. En connectant le rail d'alimentation rouge de la plaque d'essai à la broche 5 et le rail de masse bleu/noir à la broche 2, vous pouvez facilement alimenter plusieurs composants en les branchant sur les rails respectifs (dans la vidéo à 06:59).

Explication du code

Le code fourni pour cette leçon est exceptionnellement simple, car son seul but est de configurer deux broches numériques pour agir comme broches d'alimentation. La clé de cette fonctionnalité réside dans les deux constantes de configuration définies en haut du croquis.

Voici la partie du code configurable par l'utilisateur :

#define VCC2  5 // définissez la broche 5 ou toute autre broche numérique ici comme VCC2
#define GND2  2 // définissez la broche 2 ou toute autre broche numérique comme Masse 2

Ces deux lignes sont au cœur de la personnalisation. La directive #define est une commande de préprocesseur qui indique au compilateur Arduino de remplacer chaque occurrence de VCC2 par le nombre 5 et chaque occurrence de GND2 par le nombre 2 avant que le code ne soit compilé. Cela rend incroyablement facile le changement des broches utilisées pour l'alimentation. Si vous souhaitez utiliser la broche 8 comme source 5V, il vous suffit de changer le 5 en 8 dans la première ligne. De même, vous pouvez changer la broche de masse en modifiant la deuxième ligne.

Le reste du code n'est que la logique d'initialisation dans la fonction setup(). Elle définit la broche nommée VCC2 comme étant une OUTPUT puis la met à HIGH, ce qui fournit 5V. À l'inverse, elle définit la broche nommée GND2 comme étant une OUTPUT et la met à LOW, ce qui lui permet d'agir comme une connexion à la masse. Une fois cela fait dans le setup(), les broches maintiennent leurs états tant que l'Arduino est alimenté, et vous pouvez ajouter votre logique de programme principale à la fonction loop().

Démonstration du projet en direct

Dans la vidéo, l'instructeur démontre le concept en chargeant le code sur l'Arduino. Une fois téléversé, la LED connectée entre la broche 5 et la broche 2 s'allume immédiatement, prouvant que la broche 5 fournit la tension et que la broche 2 absorbe le courant comme masse. Pour illustrer davantage le point, il montre que déplacer la connexion d'alimentation de la LED vers une autre broche numérique non configurée empêche la LED de s'allumer, car cette broche n'est pas définie pour fournir 5V (dans la vidéo à 06:37).

La démonstration inclut également un exemple pratique utilisant une plaque d'essai. En connectant la broche 5V à la barre d'alimentation de la plaque et la broche de masse à la barre de masse, il alimente simultanément un écran LCD 1602 et un module relais. Cela montre comment vous pouvez utiliser cette technique pour créer un petit bus de distribution d'alimentation dédié à vos composants à faible courant, gardant votre câblage propre et organisé (dans la vidéo à 06:59).

Conclusion

Cette leçon offre une astuce simple mais puissante pour étendre les capacités de votre carte Arduino. En redéfinissant des broches numériques comme sources d'alimentation, vous pouvez résoudre le problème courant des connexions limitées en 5V et GND. Rappelez-vous de la limite critique de 20mA par broche, et vous pourrez alimenter en toute sécurité une variété de capteurs et de petits modules dans vos futurs projets.

Chapitres

• [00:00] Introduction et aperçu des broches 5V
• [00:54] Comprendre l'en-tête ICSP et les broches SPI
• [01:55] Limitations de courant selon la source d'alimentation
• [03:30] Limites de courant des broches numériques et cas d'utilisation
• [04:51] Explication du code pour créer des 5V et GND supplémentaires
• [06:05] Démonstration de câblage avec une LED
• [06:59] Passage à l'échelle avec une distribution d'alimentation sur plaque d'essai