Test : Les cartes électroniques compatibles Arduino de Short Circuits

J'ai commencé à jouer avec des kits électroniques simples lorsque je me suis intéressé à l'électronique pour la première fois. Je me souviens avoir soudé un circuit imprimé qui, soi-disant, éloignerait les moustiques, et un autre qui faisait le bruit d'une sirène de police lorsqu'on appuyait sur un bouton.

Je construisais ces circuits uniquement parce que l'électronique m'intéressait. Pourtant, je n'apprenais rien d'autre que des soudures mal faites. Ces kits n'avaient pas de conseils pour la soudure, ils étaient simplement composés d'un sac de pièces, complété par un schéma de câblage. Pour comprendre ce que je faisais, le rôle de chaque composant et comment ils fonctionnaient ensemble, je devais acheter des livres et des magazines supplémentaires (c'était avant internet). Ce sont des occasions d'apprentissage manquées.

Après avoir passé plusieurs jours à jouer avec les kits électroniques de Short Circuits, je peux affirmer en toute confiance que Short Circuits a maîtrisé l'art des kits pour l'électronique et l'enseignement scientifique et technique. Je m'explique.

Qu'est-ce-que Short Circuits ?

Short Circuits est une société d'enseignement de l'électronique qui fabrique des kits d'électronique. Chaque kit est un cours complet d'électronique, accompagné d'une documentation détaillée (plus d'informations à ce sujet prochainement).

La première impression que j'ai eue en ouvrant la boîte de Short Circuits a été de voir l'excellente qualité matérielle du kit.

Plusieurs kits sont disponibles à l'achat, et d'autres sont en cours de développement. Chaque kit comprend un circuit imprimé, un sachet de composants, un résumé de câblage et un document PDF complet incroyablement bien conçu et rédigé. À mon humble avis, le document PDF est le composant le plus précieux de chaque kit, et j'expliquerai pourquoi dans un instant.

Chaque kit remplit une fonction spécifique. Par exemple, un kit appelé « Digitiser » contient un affichage numérique à leds, des boutons et un potentiomètre. Vous pouvez utiliser le Digitiser pour afficher des nombres. Un autre kit, appelé « Sensor Array » , contient divers capteurs et un module de carte SD. Vous pouvez utiliser le réseau de capteurs pour effectuer des mesures environnementales et enregistrer les données sur une carte SD

Ces kits sont conçus pour fonctionner ensemble, ont la même géométrie et sont empilables. La carte principale de chaque kit a la même forme rectangulaire standard, et une rangée de bornes à vis occupe l'un des bords. Vous pouvez interconnecter ces cartes (ou connecter des composants externes) en branchant des fils sur ces borniers à vis.

Les kits Short Circuits sont conçus pour fonctionner avec une carte Arduino UNO ou une carte compatible. Les programmes inclus dans la documentation sont compatibles avec la carte Arduino UNO. Mais il existe également un kit spécial, la carte « Motherboard », compatible avec l'Arduino UNO et qui peut piloter le reste des kits. J'ai testé les kits Digitiser, Sensor Array et RGB Matrix avec une carte Arduino UNO et la carte Motherboard, qui ont bien fonctionné dans tous les cas.

Les kits sont livrés non montés, et c'est donc à vous, l'élève, de les assembler en soudant les composants sur les circuits imprimés. Plus d'informations sur la soudure ultérieurement.

L'apprentissage par la pratique

Pour l'instant, laissons de côté les détails matériels et concentrons-nous sur le processus d'apprentissage. Supposons que vous n'ayez jamais soudé auparavant. Pas de problème. La documentation de Short Circuits vous expliquera comment tout souder, même les minuscules composants montés en surface (CMS), pour ceux qui recherchent un défi supplémentaire. Voici un extrait de la documentation concernant la technique de soudure fournie avec l'un des kits :

Il y a tellement de soudures à faire de sorte qu'à la fin des soudures d'un kit, vous serez un expert. Il m'a fallu environ une heure pour souder le kit RGB-Matrix. La plus grande difficulté a été de souder les transistors, car les pattes des transistors sont très proches les unes des autres. 

Voici une de mes cartes en cours de montage :

Comment fonctionnent les circuits ?

L'apprentissage continue avec les circuits. Par exemple, comment fonctionnent les transistors ? Les kits utilisent des transistors comme interrupteurs, et la documentation explique pourquoi ils sont utilisés et quels sont leurs rôles dans le circuit. Chaque détail de la carte, chaque composant, est expliqué en détail à un niveau adapté aux débutants, mais aussi de manière très complète. Par exemple, les auteurs ont même fourni un ensemble complet de formules (avec des exemples sur la façon de les utiliser) pour aider l'élève à comprendre comment calculer les valeurs basiques des transistors, les courants, etc.

En tant qu'enseignant, ce niveau de description et de détail est essentiel. C'est le genre d'informations qu'il est difficile de trouver ailleurs.

Mais il est rare de trouver de la documentation sur l'intégration de ce composant dans un circuit complet et fonctionnel, comme dans le cas de la carte RGB Matrix. Vous pouvez voir comment le composant fonctionne dans ce circuit par rapport aux autres composants.

Grâce aux explications détaillées fournies par la documentation de Short Circuits, les étudiants auront l'impression de savoir comment et pourquoi le circuit fonctionne.

Mon expérience en matière de soudure

Je dois dire quelques mots sur mon expérience en matière de soudure : Je me considère comme un « soudeur » chevronné. Mais je n'ai pas beaucoup soudé ces dernières années, car je travaille principalement avec des platines de prototypage et des modules enfichables. Je conçois également mes circuits imprimés ( le plus souvent) de manière à ce qu'il soit facile de les équiper de connecteurs, ou je demande aux fabricants de circuits imprimés de se charger de la soudure et de m'épargner ainsi du temps.

La soudure des quatre kits de Short Circuits m'a pris près d'une journée. Ce temps inclut quelques erreurs de soudure que j'ai dû réparer. La plupart des composants sont traversants et se travaillent facilement. Certains composants à trous traversants, en particulier les transistors, sont difficiles à manipuler en raison de la proximité de leurs pattes. La patience est recommandée.

Il existe également de nombreux composants montés en surface (CMS) qui sont beaucoup plus difficiles à souder, en particulier pour les débutants. J'ai utilisé une loupe pour m'aider, car ces composants sont minuscules !

Lorsque vous assemblez un kit Short Circuit, vous devez faire preuve de patience. À ma connaissance, il n'est pas possible d'acheter une version déjà assemblée des kits. Toutefois, si vous êtes patient, que vous disposez d'un fer à souder à pointe fine et de soudure à l'étain (la soudure au plomb est plus facile à travailler), et que vous lisez les instructions figurant dans le PDF du kit, vous aurez des compétences en soudure supérieures à la moyenne à la fin du montage.

Utilisation de Short Circuits

J'ai écrit sur les kits, la documentation et la soudure. Comment se passe l'utilisation d'un kit de Short Circuits ?

Par exemple, nous utiliserons la carte « Motherboard » (une carte compatible Arduino UNO sans interface USB-série) et l'une des cartes « filles » , comme la « Digitiser » . Vous pouvez voir la mienne ci-dessous :

Les expériences avec Short Circuits commencent par le câblage. Utilisez des fils de liaison pour connecter les cartes via leurs bornes à vis. Comme on peut s'y attendre, les instructions de câblage dans la documentation sont excellentes (voir l'exemple ci-dessous).

Bien entendu, la documentation ne se contente pas d'indiquer comment effectuer le câblage, mais aussi pourquoi le câblage est réalisé de telle ou telle manière.

Ensuite, vous devez trouver un moyen de télécharger le programme du projet depuis votre ordinateur vers la carte Motherboard. Puisque la carte Motherboard n'inclut pas le module USB-série (comme celui intégré sur une carte Arduino UNO habituelle), vous devrez soit utiliser un Arduino UNO pour agir comme une interface USB-série, soit un module USB-série relié au connecteur FTDI sur la carte Motherboard. J'ai utilisé cette dernière option (voir ci-dessous).

Comme avec un Arduino ordinaire, pour télécharger ce programme vers la carte Motherboard, sélectionnez le type de carte (Arduino UNO) et le port connecté (dans mon cas, /dev/cu.usbserial-A50285BI), et cliquez sur le bouton « upload ».

Le Verdict

Malgré la soudure fastidieuse (qui est satisfaisante si vous êtes dans un bon état d'esprit), j'ai apprécié le temps que j'ai passé avec Short Circuits. Permettez-moi de conclure cet article de tests par une liste d'avantages et d’inconvénients :

• Pour : Éducatif - Lisez le manuel, assemblez les kits, lisez et téléchargez les programmes, et vous obtiendrez un savoir approfondi dans les domaines du matériel et du logiciel.
• Pour : Complet - Les kits sont livrés avec tout ce dont vous avez besoin pour construire le circuit, y compris un manuel détaillé qui vous guide à chaque étape du processus.
• Pour : Compatible avec l'IDE Arduino - La carte Motherboard est compatible avec Arduino et l'IDE Arduino, ce qui la rend polyvalente pour divers projets. N'oubliez pas : vous aurez besoin d'un module FTDI.
• Pour : La communauté - Short Circuits est en train de créer une communauté où vous pouvez partager vos prop
• Pour : Respect de l'environnement - L'emballage contient un minimum de plastique et les manuels sont disponibles en ligne afin de réduire l'impact environnemental.
• Contre Pour : Assemblage requis - Vous aurez besoin d'un fer à souder, de soudure, d'un tournevis et d'une clé Allen pour assembler les kits. Il vous faudra également beaucoup de patience. Mais cela fait partie du plaisir !
• Contre : j'aimerais que les exemples de programmes soient mieux organisés. Pour l'instant, les programmes peuvent être téléchargés dans les forums de Short Circuits.
• Contre : plus d'exemples de programmes ! Il n'y a qu'un seul exemple de programme pour chaque kit en production. J'aimerais en voir beaucoup plus.

En conclusion, les kits de Short Circuits constituent une excellente façon pratique de se familiariser avec les microcontrôleurs et les circuits. Si vous avez toujours voulu comprendre comment fonctionnent les appareils et les équipements qui vous entourent, ces kits sont un excellent point de départ.