Le Arduino, l'électronique simplifiée

Le Arduino est une carte électronique peu onéreuse, très simple à utiliser et pédagogique permettant de dialoguer avec des actionneurs (moteur, relais, etc.) et des capteurs (température, luminosité, etc.). Ces dialogues sont gérés par un programme informatique très basique, qui peut aussi dialoguer avec un ordinateur à travers le port USB de la carte ou une communication radio ou réseau. Elle permet aux débutants en électronique de réaliser des prototypes et des montages intéressants facilement, rapidement et pour (très) peu cher.

Que faire avec Arduino ?

créer des montages amusants pour vous, vos enfants ou vos élèves, avec des petits moteurs ou des leds par exemple, voire un robot !
apprendre l'électricité et l'électronique de façon amusante
créer votre système domotique personnalisé pour une somme dérisoire par rapport à un système clé en main, et la fierté de l'avoir réalisé vous-même.
apprendre l'électronique et les microcontrôleurs
créer vous-même votre propre maison connectée
savoir réparer les jouets de vos enfants ?

Laissez libre cours à votre imagination !

L'environnement Arduino

La mémoire d'un microcontrôleur comme le Arduino étant très petite, vous ne pourrez pas faire réaliser par Arduino des traitements complexes sur les données. La philosophie de Arduino est:

de réaliser lui-même les traitements très simples (Ex: relevé de température toutes les heures et déclencher le chauffage si besoin)
d'être l'intermédiaire entre des capteurs et actionneurs d'un côté et un ordinateur chargé des traitements complexes de l'autre (Ex: remontée des températures vers un ordinateur qui en fera un beau graphique)

Cela dit, il existe plusieurs versions de carte Arduino, dont certaines possèdent plus de mémoire et plus de broches pour connecter des composants, d'autres qui consomment très peu de courant pour être alimentées par des piles, etc.

Le Arduino a été conçu a des fins pédagogiques, un peu comme le Raspberry. Il est donc peu onéreux (autour de 10€ pour le modèle standard "Uno"), dispose d'un écosystème de composants électroniques adaptés vaste, très bon marché et bien documenté. Il existe d'ailleurs de nombreux kits spécialement adaptés aux débutants qui vous permettront de commencer à "jouer" pour quelques dizaines d'euros.

Enfin, Arduino est aussi le nom du logiciel qui permet de créer, modifier et injecter le programme informatique qui contrôle la carte Arduino. Ce logiciel contient par défaut de nombreux exemples pédagogiques de code que vous pourrez réutiliser.

Fonctionnement de la carte

Le composant central de cette carte est son microcontrôleur, qui est un circuit intégré rassemblant sur une seule puce plusieurs composants complexes. Ce microcontrôleur va stocker et exécuter un petit programme informatique très simple que vous aurez écrit (en vous inspirant des très nombreux exemples) et contenant l'ensemble des instructions que vous voudrez que votre Arduino réalise. Le reste de la carte consiste en une prise d'alimentation, des connecteurs pour brancher les composants électroniques, et quelques composants annexes (stabilisateurs d'alimentation par exemple). Enfin, on trouve un port USB qui peut lui aussi alimenter la carte, mais qui sert surtout pour charger le programme dans le Arduino et permettre à ce programme de communiquer par câble avec l'ordinateur auquel il est éventuellement relié.

Les composants électroniques avec lequels Arduino peut fonctionner

Arduino est un système ouvert. Il donc peut parfaitement fonctionner avec n'importe quel composant électronique du commerce, avec quelques manipulations pour adapter le voltage et l'ampérage. Mais de nombreux composants déjà adaptés sont disponibles et bien documentés:

moteur et moteur pas à pas, relais
émetteur et récepteur radio (contrôle de télévision, de portail, télécommande de prise connectée, etc.)
capteur de luminosité, de distance par ultrason, d'humidité, de pluie, de température, de pression atmosphérique, etc.
gyroscope, compteur geiger (!), GPS, connexion bluetooth, réseau mobile

J'en détaille ici une bonne partie.

Je vais maintenant vous recommander certains achats: livres, matériels, kits de débutant... Il existe beaucoup de possibilité d'achat, à tous les prix, sachez juste que j'ai personnellement acheté tout ce que je vous présente ci-dessous, et qu'ils sont dignes d'intérêt. Les indications de prix tiennent compte du fait que je suis en Prime chez Amazon.

Un peu de lecture

Arduino pour les nuls: tout l'essentiel dans un petit livre de poche à 10€ , plutôt bien fait, et chaque aspect est abordé. Par contre, c'est en noir et blanc et plutôt austère. Vous apprendrez à utiliser le matériel mais aussi à travailler sur le programme en partant d'exemples clairs. Idéal si vous souhaitez une explication poussée sur ce qu'est Arduino avant d'aller plus loin.

Le grand livre d'Arduino: le top pour 40€. Tout y est , y compris les explications de base sur l'électricité puis l'électronique. Pour chaque type de capteur/actionneur, un chapitre dédié. Et même une explication sur les interactions entre Arduino et Raspberry ! Manque juste un peu plus de détail sur les "shields" (cartes d'interface) et sur la programmation, mais c'est pour lui trouver des choses à redire

Arduino maitrisez sa programmation et ses cartes d'interface comble ce manque pour 25€ et rentre beaucoup plus dans le détail au sujet de la programmation.

J'ai acheté d'autres livres mais je ne vous en parlerai pas car je ne les ai presque pas ouverts...

Pour vous lancer

Un kit de débutant pour moins de 15 euros (attention, vous devrez acheter un Arduino en plus !), il vous permettra de jouer avec des leds, des boutons des potentiomètres et avec des composants que vous pourriez avoir récupéré ailleurs. Je ne m'en suis pas servi car j'avais aussi acheté les autres kits ci-dessous.

Un kit pour moins de 30 d'euros (attention, vous devrez acheter un Arduino en plus !) celui-là est beaucoup plus complet que le précédent en terme de capteur, résistances, leds, buzzers, afficheurs... Seul problème, lui non plus n'a pas de Arduino fourni...

Pour les deux kits précédents, vous aurez besoin d'une carte Arduino, ici une carte Arduino Uno avec son câble.

Un kit pour un peu plus de 50 euros: ici pas de piège, le Arduino est fourni avec de quoi l'alimenter, ainsi que beaucoup de capteurs, des afficheurs, des leds, des plaques de prototypage, une télécommande et même un moteur pas à pas. C'est ce kit que je vous recommande si vous voulez vous lancer dans d'excellentes conditions, et vous n'aurez pas besoin d'en acheter d'autres.

En bonus, un kit pour réaliser une voiture robot qui se déplace toute seule, détecte les obstacles et les contourne. Deux grosses heures pour la monter de mémoire, ensuite beaucoup de plaisir pour jouer avec le programme, le modifier et voir les impacts sur le comportement de la voiture