L’électronique pour les débutants, même pour les plus jeunes

Pour commencer, soulignons deux choses.

Tout d’abord : des recommandations d’achat seront évoquées dans cet article aussi souvent que des conseils sur les dépenses qui peuvent ou valent même la peine d’être évitées.

Deuxièmement : le but de ce texte est de présenter les questions les plus fondamentales liées au hobby électronique. Supposons donc que nous commençons tout juste notre aventure avec les circuits – ou que nous souhaitions initier nos enfants au monde de l’électronique.

Sur Internet, vous pouvez trouver de nombreux textes sur les fondements théoriques de l’électronique, ainsi que d’innombrables projets simples et cours dédiés aux débutants. Cependant, la plupart de ces sources semblent destinées à des personnes disposant déjà d’équipements, d’éléments de prototypage, ou du moins d’informations leur permettant de prendre une décision éclairée sur la direction dans laquelle ils prendront leur hobby. Mais où trouver cette connaissance ? Nous répondrons à cette question dans les prochains articles, qui pourraient devenir la base de nombreux projets futurs. Commençons par les bases :

Qu’est-ce que l’électronique exactement ?

Actuellement, au cours du développement dynamique de la technologie, il nous est plus facile de comprendre l’électronique comme un ensemble de moyens de transférer des informations à l’aide de charges électriques. Il n’est pas nécessaire qu’il s’agisse de données complexes et structurées, comme un site Web. Lorsque le voyant de chauffe s’éteint après que le fer ait chauffé, certaines informations sont également transférées, mais c’est très simple.

En termes amateurs, l’électronique est un type de technique. Il convient toutefois de rappeler qu’il appartient également aux domaines scientifiques et qu’il a sa base théorique. Sans entrer dans les subtilités des définitions du dictionnaire : les électroniciens s’occupent de la conversion de la tension et du courant électrique (ainsi que des champs électromagnétiques), en utilisant des phénomènes physiques se produisant dans les composants. Pourquoi ? Dans la plupart des cas, l’objectif peut être décrit comme un certain type d’automatisation qui rendra la vie humaine quotidienne plus efficace ou plus agréable. À bien des égards, l’apprentissage de l’électronique n’est pas très différent de l’acquisition de compétences en couture ou en mécanique automobile.

Il convient de souligner ici que l’électronique est divisée en deux domaines entre lesquels (du point de vue de l’amateur) il existe d’énormes différences. Avant de décider de mettre en œuvre notre premier projet, estimons quel type correspond le mieux à nos intérêts : électronique analogique ou électronique numérique/programmable ?

L’électronique analogique s’adresse vraiment à tout le monde

En électronique analogique, le courant et la tension sont porteurs d’informations et objets de manipulation. La troisième valeur joue également un rôle important : la fréquence. Les valeurs de ces grandeurs physiques sont exploitées à l’aide de composants électroniques. Il s’agit principalement des résistances, des diodes, des condensateurs, des bobines d’arrêt ainsi que d’autres plus complexes : des transistors et des amplificateurs. Le niveau d’entrée peut provenir directement de la ligne électrique et être utilisé pour générer le signal souhaité, par exemple une onde dont la longueur est régulée par une résistance réglable (potentiomètre). Dans l’exemple donné, la sortie d’un tel générateur serait connectée à un amplificateur approprié et utilisée, par exemple, pour émettre le son d’un haut-parleur ou pour régler la luminosité d’une ampoule. De tels circuits peuvent être mis en œuvre avec succès même par un ingénieur en électronique débutant, il suffit de se familiariser avec les modèles de circuits de base (amplificateur, générateur, régulateur) et de faire preuve d’un peu d’imagination.

Ne nous laissons pas tromper par l’illusion selon laquelle les circuits sans éléments numériques, par exemple les processeurs, limitent considérablement les possibilités de construction de projets multifonctionnels. Le « sens » de chaque circuit sont des transducteurs, c’est-à-dire des éléments qui convertissent diverses grandeurs physiques en tension ou en courant électrique – et vice versa. Des exemples de tels composants sont les microphones et les haut-parleurs, mais notre ingéniosité ne doit pas s’arrêter au traitement des ondes acoustiques : des transducteurs bon marché et faciles à mettre en œuvre peuvent détecter la pression, la température et le débit de liquide. Il existe des centaines de types de transducteurs disponibles sur le marché qui permettent de construire des appareils domotiques intéressants ou des jouets innovants.

Si l’on commence notre aventure avec l’électronique en construisant des circuits analogiques cela nous apportera à la fois des résultats lorsque nous apprenons simultanément la théorie et la pratique. Si nous limitons nos expériences à des tensions relativement basses (de préférence 5 V ou 12 V), nous pouvons essayer en toute confiance de construire nos propres circuits – en gardant à l’esprit que l’apprentissage sur ses erreurs est une méthode d’éducation assez efficace.

Électronique numérique et programmable pour débutants

L’électronique numérique est un domaine complètement différent dans lequel il est nécessaire de une connaissance des circuits logiques et des compétences en programmation. Bien entendu, des informations de base sur la physique des circuits électriques restent nécessaires, ne serait-ce que pour alimenter correctement les composants individuels, ainsi que pour garantir la tension appropriée des états binaires et des lignes de transmission. Cependant, le plus souvent, pour éviter les pannes et les erreurs, il suffit de lire la documentation des systèmes utilisés et de suivre des règles de construction simples, largement évoquées sur Internet et dans la littérature.

En électronique numérique, les informations sont transmises et traitées sous forme binaire. En pratique, cela signifie qu’une tension est présente/absente sur les lignes du circuit. Après avoir dépassé un certain seuil (selon le type de composants utilisés), la tension est traitée comme le chiffre 1. Lorsqu’il n’y a pas de tension : 0.

Malheureusement, du point de vue de l’électronique classique, son incarnation numérique manque de nombreuses valeurs pédagogiques. L’électronique numérique permet de se familiariser avec la vue des composants, d’acquérir une certaine maîtrise de leur reconnaissance, des compétences pour les connecter, mais également d’acquérir des connaissances de base sur les schémas électroniques. En revanche, la grande majorité des informations acquises par un utilisateur débutant d’Arduino ou de Raspberry Pi seront axées sur l’aspect programmation. Si tel est notre objectif, le choix s’avère simple. Cependant, si nous voulons apprendre les principes de fonctionnement des circuits électroniques, acquérir des connaissances qui nous aideront à développer nos propres appareils, à diagnostiquer des pannes, à réparer des jouets ou du petit matériel électrique, il s’avérera rapidement que les informations sur les commandes Python ou C seront peu utiles. De plus, lors de la mise en œuvre des projets, nous serons obligés de suivre des instructions tirées des magazines ou d’Internet, ce qui est une activité plutôt reproductrice.

Cependant, il est impossible d’ignorer les énormes possibilités des plateformes numériques. Par conséquent, un objectif ambitieux que tout amateur débutant devrait considérer est d’apprendre des informations de base sur les deux types d’électronique : à la fois classique et programmable. La combinaison des possibilités offertes par ces domaines amène rapidement des résultats surprenants, voire impressionnants. En définitive : élargir ses horizons est le principal moteur de l’activité de tout passionné.

Photo	Prix	Liste des achats
	à partir de 70 PLN	Arduino
	environ 50 PLN	ESP32
	à partir de 100 PLN	Raspberry Pi

Comment encourager un enfant à s’intéresser à l’électronique ?

Bien que cela ne soit pas évident, la plupart des enfants (quel que soit leur sexe !) sont fascinés par l’électronique. D’où la popularité du jeu, des jouets lumineux, du vol des téléphones des parents ou de la recherche de consoles de jeux et d’ordinateurs. Il convient également de mentionner les véhicules télécommandés, les voitures électriques et les drones.

Tous ces produits contiennent non seulement des circuits électroniques, mais vous pouvez également les construire vous-même, en donnant à votre enfant une occasion unique d’apprendre les bases de la technologie et de la mécanique, ainsi que de développer des compétences artistiques et techniques (après tout, une voiture de votre propre conception doit avoir un corps).

Dans la suite, nous vous proposerons plusieurs itinéraires que vous pourrez suivre dans les profondeurs du monde de l’électronique. Cependant, quel que soit le chemin choisi, rappelez-vous que la chose la plus importante ici est la patience et l’intuition. Si un enfant ne souhaite pas travailler avec nous, rappelez-vous que c’est lui qui décide de ce qu’il fait pendant son temps libre. Bien sûr, cela vaut la peine de faire quelques tentatives pour intéresser notre enfant à l’électronique ou à la programmation, ou nous pouvons nous lancer nous-mêmes dans un projet intéressant, en espérant que tôt ou tard il suscitera l’intérêt de l’enfant.

Et ne l’oublions jamais : ne le forcez pas.

Dépenses, c’est à dire la liste de courses

L’électronique, comme bien d’autres secteurs, peut consommer d’importantes ressources financières – mais ce n’est pas obligatoire. Ci-dessous, nous examinerons les dépenses divisées en problèmes – instrumentation, dépenses en composants électroniques et coûts supplémentaires associés à la préparation d’un poste de travail plus étendu. N’oubliez cependant pas que les investissements dans vos intérêts, ainsi que l’éducation, sont des dépenses étalées dans le temps. Surtout dans le cas de l’éveil progressif de la passion chez nos enfants, il n’est pas nécessaire de faire de gros achats ponctuels. Faisons en sorte que le nombre d’idées et de nouveaux appareils ne nous submerge pas avant même de déployer nos ailes.

Qu’est-ce qui est utile pour les passionnés de l’électronique ?

Commençons par cette question importante, en gardant à l’esprit que certains équipements de base seront toujours utiles, c’est-à-dire quelle que soit la direction dans laquelle se développera notre aventure avec l’électronique.

Il vaut la peine de s’équiper d’appareils avec la possibilité de connecter un thermocouple (au cas où, assurez-vous qu’il est inclus dans l’ensemble), grâce auquel vous pourrez mesurer la température. La fonctionnalité de test de continuité de circuit est très importante, mais presque tous les modèles de multimètres en sont équipés. Le prix du bon multimètre ne sera pas excessif. Il n’est pas nécessaire d’opter pour des solutions professionnelles dédiées aux concepteurs de circuits électroniques. Les appareils de mesure qui répondent parfaitement aux besoins des amateurs sont une série d’appareils de base de marques connues, telles que Fluke, Extech, Uni-T ou Axiomet.

Lors de l’achat de votre premier multimètre, cela ne vaut pas la peine d’investir dans des appareils coûteux pour professionnels pour une raison supplémentaire : lorsque vous travaillez avec de l’électronique, deux multimètres s’avèrent irremplaçables. Ce sera le cas dans de (nombreuses) situations où nous devrons surveiller simultanément deux grandeurs physiques, par exemple la tension et le courant, qui nous permettent de calculer la puissance. La bonne nouvelle est que le deuxième multimètre n’a pas besoin d’avoir des fonctionnalités aussi étendues que le premier. Encore mieux s’il s’agit d’un modèle miniature, de poche que l’on peut cacher dans la boîte à outils ou la boîte à gants de la voiture si nécessaire.

De telles possibilités seront fournies par une alimentation à double canal, équipée de deux paires de sorties indépendantes. Cependant, si nous sommes limités par le budget ou, simplement, par l’espace sur le bureau, restons-en pour le moment à une alimentation électrique régulée, petite mais bien protégée. Et soulignons ici, en clôturant le sujet des alimentations : la puissance de notre appareil, surtout s’il s’agit d’un appareil monocanal, ne doit pas nécessairement dépasser plusieurs dizaines de watts, et avec une forte probabilité nous n’utiliserons jamais de tensions supérieures à 12 V et courants importants supérieurs à 1 ampère.

Cela vaut vraiment la peine d’avoir des tournevis à portée de main. Votre jeu de tournevis doit être composé (au moins) de plusieurs éléments à tête cruciforme, certainement dans les tailles PH0, PH1 et PH2, ainsi que d’une sélection d’outils à pointe plate. Pourquoi ? Même si de telles vis sont rares de nos jours, soyons honnêtes, à la maison, un tournevis sert aussi à faire levier, gratter, casser et bien d’autres activités qu’aucun fabricant qui se respecte ne mentionnera dans la documentation de ses produits. Si nous avons l’intention d’examiner divers appareils électroniques, cela vaut également la peine de s’équiper d’un jeu de clés Allen et de tournevis Torx.

Les dénudeurs sont également un outil multifonctionnel et utile, surtout lorsque nous avons l’intention de préparer nous-mêmes les fils de connexion pour nos expériences (nous en parlerons davantage dans la prochaine partie de l’article, consacrée à la soudure). Si nous avons l’intention d’effectuer un travail de précision, et dans le contexte de l’électronique, cela sera difficile à éviter, nous devrions sans doute également acheter un pied à coulisse. Dans le cas de projets qui vont au-delà de la construction de circuits et nécessitent par exemple le traitement de matériaux, un appareil qu’il vaut toujours la peine d’avoir à portée de main est un pistolet à colle chaude. Il permet d’immobiliser temporairement des éléments, facilitant le prototypage, et de fixer certaines pièces (par exemple des câbles) au dispositif fini.

Photo	Prix	Liste des achats
	à partir de 150 PLN	Multimètre de bonne marque
	à partir de 100 PLN	Multimètre de poche
	à partir de 300 PLN	Alimentation à deux canaux
	jusqu’à 80 PLN	Tournevis droits et cruciformes
	environ 70 PLN	Clés Allen (jeu)
	à partir de 50 PLN	Tournevis Torx (petits)
	à partir de 40 PLN	Pince à mâchoires étroites
	à partir de 15 PLN	Pince coupante
	environ 30 PLN	Pince universelle
	15 PLN	Pince
	environ 20 PLN	Dénudeurs
	à partir de 10 PLN	Loupe
	à partir de 60 PLN	Pied à coulisse
	jusqu’à 50 PLN	Pistolet à colle

Kits pour débutants en électronique

Dans les magasins d’électronique, nous rencontrons souvent des ensembles de composants électroniques prêts à l’emploi. C’est une manière d’équiper rapidement notre lieu de travail en éléments de base, mais cela ne garantit pas leur utilité. Et inversement : même un gros kit de démarrage manquera certainement un petit composant qui s’avérera nécessaire dans un avenir proche pour mettre en œuvre le circuit sur lequel nous commençons tout juste à travailler. L’attente des packages de composants ultérieurs est donc inévitable. Nous ne pouvons qu’être patients et compter sur des expéditions express provenant de distributeurs fiables. Par exemple, depuis le magasin TME, les marchandises sont livrées directement depuis l’entrepôt, ce qui réduit le temps d’expédition à plusieurs heures (dans le cas de la plupart des composants).

Il vaudra certainement mieux préparer une liste individuelle de besoins (en fonction des circuits sélectionnés que nous comptons mettre en œuvre) et acheter ses éléments en une seule expédition. Dans le même temps, nous pouvons « stocker » et commander plus de pièces d’un composant donné que nécessaire - de cette façon, les dommages causés à une seule pièce n’arrêteront pas notre travail et tout excédent remplira lentement notre entrepôt privé de composants. Nous serons souvent obligés d’acheter des lots d’éléments plus importants que nécessaire, car les plus petits éléments (comme les résistances ou les condensateurs) sont vendus en gros paquets de 10, voire 100 pièces. Heureusement, ils sont si bon marché qu’ils ne dépasseront le budget de personne.

Si vous souhaitez accélérer la collecte des éléments nécessaires, vous pouvez également essayer d’acheter les éléments »occasionnellement », par exemple selon la clé de valeur. Lors de la commande d’une résistance de 2,2k, ajoutons au panier les éléments avec des valeurs de 22, 220, 22k, 220k. La valeur du paramètre de base des composants passifs est généralement un facteur standard (tel que 2,2 ou 5,6) multiplié par 10^x. En achetant plusieurs ordres de grandeur de chaque composant, nous rassemblerons rapidement des ressources nous permettant de travailler librement sur de nouveaux projets. Si nous décidons de suivre cette voie, équipons-nous à l’avance d’au moins quelques boîtes en plastique à compartiments. Les sacs à fermeture éclair peuvent remplir une fonction similaire, mais des éléments pointus les couperont bientôt. N’oubliez pas également de décrire avec précision tous les conteneurs – de cette façon, nous nous épargnerons beaucoup de problèmes et de temps à chercher le bon composant. Les personnes qui apprécient l’ordre esthétique, toujours et partout, devraient également envisager d’acheter une imprimante d’étiquettes – un appareil qui peut révolutionner l’organisation de toute la maison (pas seulement du studio). Plus loin dans l’article, nous présentons quelques idées pour les premiers projets – là nous examinerons également de plus près la liste des courses nécessaires. Quelle que soit la voie choisie, concentrons-nous sur des idées spécifiques et les besoins qui en découlent, et non sur un équipement de studio complet (et souvent inutile).

Assurons également la disponibilité des consommables qui seront utiles dans la plupart des projets. Il s’agit de tubes thermorétractables de petits et moyens diamètres, de ruban électrique (isolant) et de câbles unipolaires.

Photo	Prix	Liste des achats
	à partir de 10 PLN	Boîtes à compartiments (quelques pièces)
	environ 20 PLN	Tubes thermorétractables (diverses diamètres)
	à partir de 10 PLN	Ruban isolant

Équipement pour les amateurs ambitieux

Il est souvent recommandé aux amateurs d’acquérir un oscilloscope, un microscope, une station de soudage et quelques outils électriques (notamment une mini meuleuse). Il y a ici un malentendu : oui, de tels appareils sont utiles et devraient certainement être trouvés sur chaque poste de travail électronique. Néanmoins, sans aucun remords, reportons leur achat à plus tard, lorsque nous serons sûrs de vouloir allouer un budget plus important à notre hobby.

Si nous sommes déterminés par l’ambition ou si nous nous sentons déjà plus confiants dans le monde de l’électronique : parmi des appareils précités il faut considérer d’abord l’achat d’un oscilloscope. Bien qu’ils semblent extrêmement compliqués à utiliser et que leurs panneaux soient généralement remplis de boutons et de boutons décrits par des abréviations non évidentes, la fonctionnalité des oscilloscopes est en réalité extrêmement simple. Un oscilloscope est un appareil qui affiche un graphique des changements de tension au fil du temps. Les appareils actuellement fabriqués sont dotés d’un certain nombre de fonctions connexes, mais dans la grande majorité des cas, toutes les améliorations visent de toute façon le même objectif.

Ceci conclut notre introduction au monde de l’électronique. Dans les prochaines parties de l’article, nous présenterons des informations de base sur la soudure, qui est l’un des travaux de base liés à l’électronique, et nous indiquerons également comment commencer notre aventure avec des projets électroniques.

Transfer Multisort Elektronik (TME) est l’un des plus grands distributeurs mondiaux de composants électroniques, de pièces électrotechniques, d’équipements d’atelier et d’automatisation industrielle. Le catalogue comprend plus de 1 500 000 de produits provenant de 1 300 fabricants leaders. Les centres logistiques modernes de TME à Łódź et Rzgów (Pologne), avec une superficie totale de plus de 40 000 m², expédient près de 6 000 colis par jour à des clients dans plus de 150 pays.

TME investit également dans le développement des connaissances et compétences des jeunes ingénieurs et passionnés d’électronique grâce au projet TME Education et soutient la communauté technologique en organisant la série d’événements TechMasterEvent, promouvant l’innovation et l’échange d’expériences.