Scratch et Raspberry Pi : Composants

Le livre Scratch et Raspberry Pi, que j’ai cosigné avec Sarah LACAZE, met en œuvre  des composants ou des modules qui se connectent au port GPIO du Raspberry Pi. Ces composants externes sont commandés ou lus via le langage graphique Scratch. Cette page donne des informations sur ce matériel et sur son utilisation.

Les composants et modules utilisables avec Scratch

Les prérequis

Cliquez pour avoir une information sur les niveaux

L’utilisation des composants requiert un minimum de connaissances en électricité de base. Cette page présente les composants utilisables avec le Raspberry Pi mais ne prétend pas Pyramide comportant les principales formules utilisées en électroniqueamener la totalité des informations nécessaires (notions de courant, tension, résistance, puissance…). Il vous appartient de les acquérir par ailleurs, par exemple sur Positron libre.
Même si la connaissance “par cœur” des formules n’est pas nécessaire, elle peut permettre de comprendre certains dysfonctionnements et d’éviter la destruction des composants et/ou du Raspberry Pi. La pratique “essai-erreur” pour apprendre se révèle vite coûteuse en électronique.
Il existe d’ailleurs de nombreux moyens pour utiliser les formules sans les connaître forcément par cœur, comme cette Pi-Ramide imprimable présentée par Manu sur framboise314.

Ces notions de base pourront également vous servir si vous utilisez une carte Arduino, comme l’Arduino Uno ou une autre carte microcontrôleur.

A qui s’adresse cette page ?

Cette page est à destination des utilisateurs du Raspberry Pi qui découvrent qu’on peut faire autre chose, avec ce nano-ordinateur, que regarder des vidéos ou surfer sur le web. Une des raisons du succès du Raspberry Pi est la possibilité de recevoir des informations du monde extérieur, et de réagir en  pilotant le fonctionnement de systèmes extérieurs.

Exemple d'utilisation du Raspberry Pi dans un système domotique

Exemple d’utilisation du Raspberry Pi dans un système domotique

C’est ce qui explique que le Raspberry Pi ait été vendu à ce jour (février 2018) à plus de 17 millions d’exemplaires depuis sa sortie en février 2012. C’est le troisième ordinateur le plus vendu de tous les temps.

Qu’est-ce qui n’est pas présenté ici

Comme précisé plus haut, les notions de base d’électricité et d’électronique qui sont utilisées dans cet article ne sont pas développées. C’est une présentation de composants et de modules, ainsi que leur utilisation avec Scratch. Ce n’est pas un cours d’électronique.
Pour trouver un cours d’électronique rendez vous par exemple sur http://arsene.perez-mas.pagesperso-orange.fr/ sur la page Électrocinétique. Arsène a été mon prof en cours du soir de microprocesseur au Lycée Branly de Lyon… dans les années 1980 😉

Les précautions à respecter

  • Épargnez les décharges d’électricité statique à votre Raspberry Pi. Évitez de “tripoter” la carte dans tous les sens. Vous transportez de l’électricité statique et elle n’attend qu’un conducteur pour s’échapper et faire des dégâts. Autant que ce ne soit pas dans votre Raspberry Pi !
      
  • Protéger le Raspberry Pi des court-circuits (trombones, agrafes, stylos métalliques, pinces… ) en le mettant dans un boîtier. L’investissement est minime, mais la protection est efficace.
     
  • Évitez de “tartouiller” les fils que vous allez brancher sur le GPIO. Quand on fait de nombreuses manipulations, surtout en tordant les pattes du connecteur GPIO, on les fragilise et elles arrivent à se casser. Le nombre de couches de circuit imprimé réduit fortement les chances de pouvoir réparer une pinoche sans faire d’autres dégâts.

    Pi Cobbler sur Raspberry Pi - https://www.bc-robotics.com/wp-content/uploads/2015/10/pi-t-cobbler-plus1.jpg

    Un exemple de Pi-Cobbler – Source bc-robotics


    Utilisez de préférence un câble de liaison qui restera connecté à demeure sur le Raspberry Pi, et un Pi-Cobbler qui s’enfiche sur une carte de prototypage. Vous réduirez les risques de détérioration et les quelques euros dépensés ne sont pas perdus, croyez moi…
     
  • Utilisez une alimentation digne de ce nom. Évitez d’utiliser des chargeurs ou alimentations de téléphone, tablette… Même si les caractéristiques portées sur la plaque du chargeur semblent convenir, on a souvent des déboires car la tension est un peu faible, le courant limité, le câble de liaison trop fin (trop de pertes)…
    Alimentation Raspberry Pi micro USB officielle 5 volts  2,5 ampères https://www.kubii.fr/fr/chargeurs-alimentations-raspberry/1639-alimentation-raspberry-3-pi-5v-25a-640522710911.html

    Alimentation “officielle” – Source Kubii


    Investissez dans une alimentation “officielle” 5V/2,5A. Le fonctionnement des modules et des composants sera garanti. La sous-tension se manifeste à l’écran par l’affichage d’un éclair jaune en haut à droite de l’écran. Elle peut aussi provoquer des erreurs d’écriture/lecture sur la carte micro SD, compromettant l’intégrité du système.
     
  • Vérifiez vos connexions plutôt deux fois qu’une. Il est très facile de décaler un fil d’une position et cela peut avoir des conséquences dramatiques. Si vous choisissez de connecter vos fils directement sur les pinoches du GPIO, imprimez ou procurez vous une réglette comme la PortsPlus de rasp.io.Réglette PortsPlus http://rasp.io/portsplus/
    Raspberry Pi avec réglette PortsPlus http://rasp.io/portsplus/

    La réglette PortsPlus sur un Raspberry Pi 2


    Avec ce système les broches sont clairement identifiées et les erreurs réduites…
     
  • Les ports GPIO sont limités à 3,3 volts une tension supérieur leur est fatale. Ne pas connecter de tension supérieure sous peine de détérioration.

Les composants

Cliquez sur les liens pour lire l’article correspondant. Vous pouvez aussi passer par le menu Scratch en haut de la page.

 

 

Cette page est en cours de construction. Patientez un peu pour lire la suite…

 

 

Détecteur infra-rouge PIR

Module Buzzer

Capteur de distance à ultrasons

Servomoteur SG90

Moteur Pas à Pas

Le moteur Pas à Pas 28BYJ8

Carte de commande pour 28BYJ8

Moteur courant continu

Moteur

Circuit intégré L293

 

 

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25 réflexions au sujet de « Scratch et Raspberry Pi : Composants »

  1. Denis Brion

    Etonné de voir un l293 : un L293***D*** a les diodes de roue libre préinstallées, ce qui est plus agréable pour un débutant (le reste n’est que littérature)

    Répondre
  2. IvanP.

    Bonjour François,
    p’t’être indiquer ce que veut dire l’acronyme LDR (Light-Dependant Resistance, il me semble) dans le texte.
    Très intéressant le passage sur le speckle, je ne connaissais pas. Merci !
    Bonne continuation, j’ai hâte de lire la suite (surtout le 28BYJ8 ^^).

    Ivan.

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Bonjour Ivan
      C est fait 😊 merci 👍
      C’est ajouté au paragraphe de présentation de la LDR
      Il faut patienter pour la suite, je travaille sur cette page quand je peux…
      à bientôt
      Francois

      Répondre
  3. Denis Brion

    “Quand on sait comment allumer une LED, rien n’empêche de remplacer la LED par autre chose (un radiateur, un volet roulant…) et le bouton poussoir par un détecteur de lumière, un détecteur de présence…) et voilà le tout début d’une installation domotique.”

    Quand je lis ça, je suis terrifié : normalement, pour éviter quelques petits désagréments pour un RPi et pour sa vie , une fois qu’on pilote du secteur, il est sain de passer par un relais ou (incl) un optocoupleur (et des breadboards ne me semblent pas très indiquées non plus)

    Si vous voulez conserver des lecteurs, il serait habile de dédier des entrées pour ces composants ; en plus un relais permet d’introduire le fonctionnement d’un transistor en tout ou rien (d’un point de vue fonctionnel, c’est pareil) et les optocoupleurs se déduisent des diodes LED -il y en a une dedans..) de façon triviale.
    Ot, qu’est ce que je vois (ou plutôt, qu’est ce que je ne vois pas) : des entrées vers ces deux composants fort utiles, après une suggestion vers la domotique avec risque lié au secteur…

    Cdt

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      c’est à destination de débutants novices et de profs de collèges ou d’animateurs de FabLab. Je ne peux pas tout écrire. Ce ne sont que des bases comme précisé au début.
      Je participe à des animations d’ateliers en FabLab ou pas et on a des gens qui ne savent pas ce qu’est une LED. ça ne sert à rien de leur parler de choses dont ils n’ont aucune idée.
      C’est juste pour donner des pistes en sachant qu’ils galèrent déjà pour allumer une LED…

      Répondre
      1. Denis Brion

        Effectivement, si ce livre était réservé aux profs de collège et aux animateurs de fablab, je n’aurais pas trop d’inquiétudes à me faire pour la sécurité.
        Cependant, même si un débutant novice galère pour allumer une LED (sans “allumer” un Arduino/xiPi/stm…. faute de résistance de limitation : rien ne m’étonne mais j’ai déjà protesté), ce que je crains, c’est qu’un demi savant , une fois la LED allumée, se lance dans la domotique, impliquant de commander des charges sur le 220v…. suivant une citation d’Einstein concernant le caractère potentiellement infini du monde et celui certainement infini de la sottise.
        Donner des fausses bonnes idées, en suggérant un lien logique entre les LEDs et les volets de fenêtre, est plus qu’inquiétant pour l’espérance de vie de ces spécimens, qui peuvent être parfaits par ailleurs -et donc regrettés par leurs proches- …

        Répondre
  4. msg

    Bonjour François ,

    Ça ne serait pas plus simple de faire un article séparé par composant ?
    que tout à la suite .

    On pourrait y rajouter un lien vers des réalisation plus ou moins complexes utilisant le composant .
    Eventuellement vers un DataSheet pour les CI (circuits intégrés). .

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      ok je vais y réfléchir mais oui, c’est jouable
      quand il y a des docs je mets le lien dans l’article sur le mot concerné
      à ce moment là, cette page ne comporterait que le menu et renverrait vers les articles de chaque composant
      ça pourrait marcher comme ça ?

      Répondre
    2. François MOCQ Auteur de l’article

      bonjour
      j’ai commencé à structurer les pages dans le menu
      la page d’accueil des composants est inchangée pour le moment mais ça va changer aussi
      peux tu voir si c’est mieux ?
      merci
      François

      Répondre
      1. msg

        Bonjour François ,
        C’est pas mal , je trouve !

        Tu peux traiter d’abord des composants de base dit “passifs” (résistances , condensateur, diodes , led de base , transistor) , ceux qu’on va forcément trouver sur tous les montages .
        Créer ensuite des identations pour traiter des composants de la même famille commes :
        – les Led (led simple , led multicolores , optocoupleur etc )
        – Les interrupteurs (poussoir , mono stables , bistables , les I.L.S. , relais , etc)
        etc ….
        En allant crescendo vers composants dit “actifs” comme les CI ,mémoires .
        Pas la peine de tout traiter , seulement à la demande ou sur proposition d’intervenants .

        Par la suite , il sera possible de compléter , d’enrichir les sujets déjà écrits et faire des liens vers et depuis le forum pour lancer des discutions ou récupérer dans l’article des idées ou solutions intéressantes proposées par les intervenants .

        Pour le GPIO , il faudra mettre en évidence des schémas d’adaptations pour protèger le RPI et assurer des échanges sans risque en entrée et en sortie .

        Après , comme indiqué plus haut par denis , évite de traiter certains composants dangeureux (lazer, commandes en 220V) , il ne faudrait pas que des novices , isolés dans leur coin , se prennent pour des dieux et finissent invalides ou entre quatre planches .
        La domotique ne peut malheureusement pas être à la portée de tous à moins de passer par des mobules du commerce déjà sécurisés ou obligation d’encadrement par les responsables d’un Fablab .

        Répondre
  5. Hervé

    Bonjour,

    Merci pour cet article très intéressant et très instructif !
    Pour le Module LED Laser KY-008, vous ne présentez que l’allumage continu du laser.
    Il serait intéressant de montrer comment le piloter via un GPIO.

    Bon courage pour la suite de l’article,

    Hervé

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      je suis d’accord avec Denis, la consommation du LASER est limite trop élevée pour la sortie GPIO. Qui plus est, la tension doit être de 5V normalement pour avoir la puissance nominale.
      Qui plus est ce laser comporte bien 3 pattes mais la patte supplémentaire n’est pas une entrée de commande mais une sortie de mesure du courant
      Il n’est pas possible de s’en servir pour piloter l’allumage avec un GPIO
      Je prévois un chapitre sur les amplis à transistor, comme on disait de mon temps TUP et TUN (transi universel PNP et NPN) mais sans entrer dans le détail. juste une recette pour commander un laser, une LED ou un relais (avec diode de roue libre 🙂 )

      Répondre
      1. Hervé

        Bonjour,

        Merci pour votre réponse.
        Effectivement, je me demandais si cette 3ème “patte” nétais pas reliée à un transistor et aurait permis d’allumer ou d’éteindre le laser grace à un GPIO.

        Bon courage pour la suite de vos fiches que j’attends avec impatience et merci de le partage de vos connaissances.

        Hervé

        Répondre
  6. Denis Brion

    Le pilotage direct du module laser mangerait 30 mA sur un port GPIO. (j’omets le fait que ce module est alimenté en 5 volrs, et que les ports GPIO sont en 3v…). C’est déjà beaucoup de courant.
    Reste, si on veut l’alimenter à la demande (sympathique pour limiter la consommation moyenne de courant -RPi sur batterie- , pour protéger ss yeux … ou pour faire du morse)
    * des transistors bipolaires, Darlington -ULN2803- ou MOS fets
    * des relais.

    Aucun de ces composants -pourtant basiques- n’est évoqué dans la liste….

    Répondre
    1. msg

      Bonjour Denis

      Ça va venir . 😉
      Laissons à François le temps de mettre une organisation en place et d’écrire ses articles .
      Ça ne va pas se faire en un jour , à moins d’y apporter votre contribution , si vous en avez l’expérience .

      Répondre
  7. msg

    Pour la carte de prototypage , il est possible de faire des économies en prenant du câble téléphonique 4 paires (8 fils) ou réseau RJ45 en bobine de 5m , 10m ou plus .
    On coupe à la bonne longueur , dénude juste ce qu’il faut et on peut se faire un petit stock de straps sur mesure à ras la plaquette .

    Les fils en l’air , ça fini toujours pas se débrancher et il est très facile de faire un court circuit en se trompant de trou lors de la reconnexion .

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Tout à fait d’accord mais quand on a des ateliers avec des enfants ou des gens qui ne savent pas manier la pine à dénuder ou la pince coupante, je préfère utiliser ce genre de câble. Ça fait aussi plus pro 😀

      Répondre
      1. msg

        Les fils volants sont indispensable pour débuter et lorsque la plaque n’est pas chargée en composants .
        Autrement , je conseille de passer aux staps sur mesure et de garder les fils volants pour les liaisons vers composants éloignés .

        Il m’arrive aussi d’utiliser des queues de résistances ou fil non isolé pour les liaisons à la masse et garder les fils isolés pour toutes les autres liaisons .

        Répondre
  8. Denis Brion

    Sans relever de fôte de frappe, il faudrait quand même signaler que les cables Dupont sont chers.

    Par ailleurs, pour les gens qui , une fois qu’ils aiment, ne comptent pas, signaler que les broadbeards sont un véritable nid à faux contacts, qu’on s’arrache les cheveux à détecter.

    Une solution existe (chère) pour pérenniser son montage favori : prendre les bouts de circuit qui marchent, et les souder soigneusement sur une carte de prototypage qui est faite pour respecter la disposition de la planche à pains (le mot clé chez les marchands est “solderable mini breadboard” -sans fôte de frappe).

    Enfin, un lien incontournable serait …hackable magazine (est en français et plein de bon sens)

    Répondre
  9. François MOCQ Auteur de l’article

    Bonjour
    Pour dupont/Dupont on trouve 50% des pubs avec une minuscule, c’est un peu comme frigidaire….
    Au risque d’insister, ce site n’est pas un cours exhaustif d’électronique. Il s’agit de donner aux animateurs de FabLab, instits ou profs de techno des éléments pour utiliser les modules mis en œuvre dans le livre que j’ai cosigné avec Sarah Lacaze.
    Il était impossible dans le livre de développer la technologie de ces modules. On parle juste de leur utilisation avec Scratch. Le complément d’informations est dans ces pages.
    Quand j’ai “appris” le transistor c’était en amphi et on parlait plus de hfe et autres courbes caractéristiques que d’utilisation pratique. Même si par la suite ça m’a servi quand j’ai fait de la conception (à titre perso et radio-amateur), dans mon métier de technicien de maintenance je ne l’ai jamais utilisé.
    J’ai mis au programme un ampli à transistor qu’il sera possible d’utiliser avec une LED,le LASER ou un relais. Il sera “minimaliste” et les calculs seront simplifiés au maximum, avec un calculateur en ligne.
    J’ai formé des techniciens de maintenance à qui j’ai enseigné l’électronique pendant 20 ans et je n’ai conservé de toutes ces bases théoriques que ce qui est utilisable en pratique. Ils s’en sont bien trouvés et certains que je croise sont satisfaits des bases reçues.

    C’est pour ça qu’il n’y aura pas ici de cours complet d’électronique (il y a des sites très bien pour ça) mais juste de quoi utiliser les modules.
    Par exemple, j’ai choisi de présenter le pont diviseur tout simplement parce que je vais m’en servir pour la sortie du module PIR qui est en 5v, et qu’il faut l’adapter en 3,3v pour le GPIO.

    A nouveau ce site et le livre “Scratch et Raspberry Pi” s’adressent à de vrais débutants ou à l’animation d’ateliers.
    Pour pratiquer régulièrement ce genre d’activité avec des enfants ou des adultes débutants, je peux vous assurer que l’utilisation des fils dupont et des breadboards (cartes de prototypage) avec tous les problème inhérents est incontournable vu le temps dont on dispose. En général c’est 2 ou 3 heures (maxi) et il n’y a pas de fer à souder dispo (les gamins de 8 ans n’auraient de toute façon pas le droit de les utiliser pour des raisons de sécurité et les plus âgés ne savent pas souder).
    Après pour des gens plus avancés et plus expérimentés, on passe à ce genre de solution plus pérenne, mais ce n’est pas l’objectif de ces pages.
    Idem pour Hackable Magazine que Denis Bodor (qui est déjà intervenu dans les commentaires du blog à plusieurs reprises) réalise avec passion. Pour des primo débutants c’est un cran au dessus de ce qu’ils connaissent et il vaut mieux commencer petit. Les revues adaptées aux débutants comme “Électronique pratique” ont disparu du paysage. Quand j’avais 12 ans je distribuais des journaux dans le Nord pour avoir un peu de sous et acheter la revue “Le Haut Parleur”. Je ne comprenais pas 80% du contenu mais ça me passionnait (surtout les pages roses) et à force… j’ai pu écrire des articles pour les revues.
    Alors je me dis qu’à mon petit niveau j’apporte une petite pierre pour aider les débutants. Je laisse la suite à ceux qui le veulent (et il y a des sites très intéressants sur la technologie). Il suffit d’acheter un nom de domaine, de se lancer avec un système de gestion de contenu en ligne comme WordPress, Joomla ou Drupal. On peut aussi tout faire à la main (je l’ai fait dans les années 2000 pour le site de ma ville 🙂 ). Après on passe des heures à réfléchir au contenu, à se documenter, à créer des images explicites, à rédiger etc…
    Pour info la page sur les composants a démarré le 11 janvier 2018 et je n’en suis même pas à la moitié de ce que j’ai prévu. Au point de vue temps ça représente pas loin de 4 à 5h de boulot de réalisation par jour (plus de la lecture et de la recherche le soir) 🙂 tout ça bien entendu à titre bénévole, gratuit, et sous licence CC-BY-NC-SA.
    J’apprécie la relecture faite par les lecteurs, et je m’efforce de corriger les erreurs signalées. De plus les commentaires sont un bon complément aux articles et j’espère que les lecteurs y jettent un coup d’œil.
    Après comme pour les bouquins il reste des erreurs. C’est inévitable. Pour info quand j’écris un livre, il est déjà relu en local. Ensuite chez mon éditeur un relecteur (professionnel de l’informatique) relit le livre et me fait remonter ses remarques et propositions de correction (et les relecteurs ne sont pas tendres, je vous l’assure, mais ils font un boulot formidable et ils participent à la qualité des livres. J’en profite pour les remercier ici !). MAIS EN DERNIER LIEU c’est l’auteur (moi) qui décide et assume ses choix. C’est aussi le cas sur ce blog 😛
    A bientôt pour la suite de ces aventures électroniques
    cordialement
    François

    Répondre
  10. Denis Brion

    LE 27 fevrier, le livre était ” à destination de débutants novices et de profs de collèges ou d’animateurs de FabLab.”; le 1er mars, le livre et le site s’adressent “aux animateurs de FabLab, instits ou profs de techno ”
    Sans voir de contradiction logique formelle, cette pluralité des destinataires me laisse pour le moins mal à l’aise.
    Quant aux conditions de relecture d’ENI : un seul “relecteur (professionel de l’informatique)” est il suffisant quand trois thèmes doivent être traités ou maîtrisés :
    a) l’informatique embarquée
    b) l’électronique
    c) la pédagogie

    Là aussi, je suis très mal à l’aise au vu de … la lecture des copies d’écran disponibles dans :
    https://www.framboise314.fr/deux-livres-pour-votre-arduino-aux-editions-eni/
    Alors que les programmes de démonstration d’Arduino -qui m’ont beaaucoup appris- utilisent de la programmation défensive -déclarent en const ce qui … ne varie pas, permet de lutter contre les fautes de frappes- et mettent en commentaire le moindre détail du cablage, pourquoi dégrader les efforts originaux ?

    Enfin, savoir si un relecteur (il m’est arrivé de relire, voire de publier dans des domaines ayant peu de rapports avec l’informatique, encore moins avec l’électronique) n’est pas un morceau de bidoche ou un bonbon mou : s’inquiéter de son absence de tendresse me semble dévier de toute logique….

    Répondre
  11. Denis Brion

    Tout d’abord, selon Pascal, le mieux est l’ennemi du bien.
    Ensuite, c’est une erreur de logique d’employer un atgument affectif -le bénévolat- dans un domaine neutre moralement.
    Enfin , c’est faire injure à quelqu’un que de lui prêter une personnalité assez faible pour supposer qu’il sera découragé par quelques lignes en commentaire. A ce propos, François Mocq et vous m’avez convaincu de .. boycotter ENI éditions : j’ai signalé déjà, à la lecture de ce blog, l’introducrion, à des fins ….pédagogiques …., d’erreurs . Si, en plus, les auteurs, au lieu d’être payés au lance pierre, sont bénévoles, comme vous lcrivez, où allons nous, mon bon Monsieur?

    Répondre
  12. Denis Brion

    La réglette PortsPlus est chère -bien plus qu’une impression de la doc officielle- et ne donne pas accès aux fonctions alternées (la plupart des cartes additionnelles pour Arduino, si elles sont 3.3v tolerant, sont en I2C ou SPI, du moins les plus interessantes; on peut donc les brancher, avec une économie de fils, sur le RPi/nanoPi)

    Répondre

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