Capteurs, actionneurs et microcontrôleurs
Interface programme/monde réel, microcontrôleurs, Arduino et systèmes embarqués.
Introduction
Les capteurs et actionneurs sont l'interface entre le programme informatique et le monde réel. Au Brevet, tu dois savoir identifier les capteurs (qui mesurent) et les actionneurs (qui agissent), comprendre le rôle du microcontrôleur (Arduino) qui les relie, et faire le lien avec la chaîne d'information et la chaîne d'énergie.
Points clés à retenir
- Capteur : composant qui mesure une grandeur physique et la convertit en signal électrique (entrée du système)
- Actionneur : composant qui convertit un signal électrique en action physique (sortie du système)
- Microcontrôleur (Arduino, micro:bit) : petit ordinateur programmable qui traite les informations des capteurs et commande les actionneurs
- Interface : connexion entre le microcontrôleur et les capteurs/actionneurs (broches numériques ou analogiques)
- Signal numérique : 2 états possibles (0 ou 1, ON ou OFF) — ex : bouton poussoir
- Signal analogique : valeur continue entre 0 et 1023 (sur Arduino) — ex : capteur de température
Formules essentielles
Capteur (acquérir) → Microcontrôleur (traiter) → Actionneur (agir)digitalRead(broche) → retourne 0 (LOW) ou 1 (HIGH)analogRead(broche) → retourne une valeur entre 0 et 1023digitalWrite(broche, HIGH) → allume / digitalWrite(broche, LOW) → éteintExemples résolus
Identifier les capteurs et actionneurs d'un système d'éclairage automatique qui s'allume la nuit et en présence d'une personne.
Capteurs : capteur de luminosité (LDR ou photorésistance) qui mesure la lumière ambiante + capteur de présence (PIR infrarouge) qui détecte le mouvement d'une personne. Actionneur : lampe LED. Microcontrôleur : Arduino qui exécute le programme. Programme : SI luminosité < seuil ET présence détectée ALORS allumer la LED SINON éteindre la LED.
Un Arduino est connecté à un capteur de température (LM35) sur la broche A0 et un ventilateur sur la broche 8. Expliquer le programme suivant : temperature = analogRead(A0) * 0.48 ; if (temperature > 25) { digitalWrite(8, HIGH); } else { digitalWrite(8, LOW); }
Le programme lit la valeur analogique du capteur de température (0 à 1023) et la convertit en degrés Celsius (×0,48 car le LM35 donne 10 mV/°C et 5V/1024 = 4,88 mV par unité). Si la température dépasse 25°C, le ventilateur (broche 8) est allumé (HIGH). Sinon, il est éteint (LOW). C'est un système de régulation thermique simple.
Classer les éléments suivants en capteurs ou actionneurs : buzzer, bouton-poussoir, moteur, capteur ultrason, LED, photorésistance, servomoteur.
Capteurs (mesurent/détectent → ENTRÉES) : bouton-poussoir (détecte un appui), capteur ultrason (mesure une distance), photorésistance (mesure la luminosité). Actionneurs (agissent → SORTIES) : buzzer (produit un son), moteur (produit un mouvement de rotation), LED (produit de la lumière), servomoteur (produit un mouvement angulaire précis).
Erreurs fréquentes à éviter
- ✗Confondre capteur (mesure → entrée) et actionneur (action → sortie)
- ✗Oublier que le microcontrôleur est le « cerveau » qui fait le lien entre capteur et actionneur
- ✗Confondre signal numérique (0 ou 1) et signal analogique (valeur continue)
- ✗Penser qu'un Arduino peut alimenter directement un moteur puissant (il faut un relais ou un transistor)
