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Arduino : Comment utiliser une platine de câblage (breadboard) ?

Niveau : débutant

Lorsque l’on conçoit des circuits électriques, notamment avec Arduino, il n’est pas rare de faire plusieurs essais avant de réussir à trouver la bonne association de caractéristiques des composants utilisés. Durant cette phase d’essais, la soudure des composants est difficilement envisageable : une solution est d’utiliser une platine de câblage.

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I. Qu’est-ce qu’une platine de câblage

Tout d’abord, il est utile de préciser que plusieurs noms désignent le même dispositif : platine de câblage, breadboard (littéralement « planche à pain » …).

Son intérêt principal : réutilisable à l’infini, sans soudure, donc facile d’utilisation.

Il s’agit d’une plaque munie de trous (de 25 pour les plus petites à 4660 trous pour les plus grandes) régulièrement espacés (pas normalisé de 2,54 mm, soit 0,1 pouce, pour être précis) dont certains sont reliés entre eux pour créer des connexions. Les plus petites plaques disposent d’ergots sur les côtés permettant d’en solidariser plusieurs.

II. Utilisation d’une platine de câblage

II-A. Platine simple

Image non disponible

Sur le schéma de gauche de cette platine à 25 trous, on voit bien l’ensemble de trous qui composent la platine.

Si l’on enlève la partie supérieure (image de droite), on se rend compte que certains trous sont reliés entre eux à l’aide d’une barre métallique (en cuivre) : ils sont donc au même potentiel électrique. Ainsi, d’un point de vue électrique, tout se passe comme si les fils branchés dans une même colonne étaient en contact.

II-B. Platine avec espace central

Image non disponible

Sur ce type de modèle un peu plus complexe, il existe en fait 2 demi-rangées de connexions : leur intérêt réside dans l’existence de l’espace central qui isole les connexions du haut des connexions du bas. Avec ce type de platine, il est alors possible de brancher des circuits intégrés comme vous pouvez le voir dans l’image ci-après (les points au même potentiel, c’est-à-dire ceux reliés entre eux électriquement, ont été encadrés).

Image non disponible

II-C. Platine avec lignes horizontales

Dans les montages électriques, certains points sont récurrents et occasionnent l’utilisation de nombreux fils : masse (GND), alimentation (+ 5 V ou + 3,5 V dans le cas d’Arduino).

Pour faciliter la présentation du montage, certaines plaques contiennent des trous reliés verticalement (comme précédemment) et horizontalement :

Image non disponible

Ce type de platines contient deux lignes horizontales indépendantes en haut et en bas (souvent repérées par une ligne continue bleue et rouge).

Comment savoir si deux trous sont reliés ou non ?
Il suffit d’utiliser

  • un multimètre en position ohmmètre : si la résistance est nulle, alors les trous sont reliés ; si elle est infinie, alors ils ne sont pas reliés ;
  • un testeur de continuité : si l’appareil bipe, alors les trous sont reliés électriquement.

III. Bien utiliser une platine de câblage

Les platines de câblage ont un réel intérêt lors du développement de circuits électriques, mais, comme toute nouveauté, il est important de connaître quelques conseils de « vieux briscards » pour éviter de se perdre.

III-A. Fils de connexion

On peut classer les fils de connexion en deux grandes catégories : les « durs », appelés également fils monobrin, et les « souples » qui sont multibrins (appelés également fils Dupont). Chacune a ses avantages et ses inconvénients, récapitulés dans le tableau suivant :

 

Avantages

Inconvénients

Fils souples

Facilement repositionnables
Faciles à utiliser

Place occupée sur le montage plus importante (taille standardisée)

Fils durs

Taille adaptable
Compréhension du montage facilitée

Difficilement repositionnables

Pour faciliter l’utilisation dans des platines, les fils sont souvent munis de connecteurs qui peuvent être carrés ou ronds : bien que les deux fonctionnent, je vous conseille d’utiliser les connecteurs carrés qui sont mieux sertis et donc favorisent un meilleur contact électrique.

L’utilisation de fils multibrins sans connecteurs, si elle n’est pas impossible, est à proscrire : il est en effet difficile d’obtenir que l’ensemble des brins du fil soit dans le trou, cela peut entraîner un contact entre des brins de plusieurs fils et donc un dysfonctionnement du circuit voire un court-circuit fatal pour la carte...

Les fils sont généralement vendus en nappe, c’est-à-dire que plusieurs fils sont collés (légèrement) les uns aux autres avec un écart correspondant à la distance entre deux trous d’une platine. L’avantage de les utiliser en nappe est de simplifier les branchements tout en conservant les câbles bien arrangés.

III-B. Couleur des fils

Quelle que soit la couleur du fil, ce sont les mêmes électrons qui y circulent : il n’y a donc, à priori, aucune raison de privilégier une couleur plutôt qu’une autre. Toutefois, respecter un code couleur est grandement utile pour éviter les longues heures d’arrachage de cheveux à trouver d’où provient une erreur.

Il est d’usage de réserver la couleur rouge à l’alimentation (soit le 5 V ou 3,3 V pour Arduino) : d’ailleurs, vous pourrez vérifier que dans platines munies de lignes horizontales, l’une des lignes est rouge : je vous conseille donc de réserver cette ligne à l’alimentation.

De la même manière, on utilise des fils de couleur bleue (parfois noire, notamment dans le milieu scolaire) pour visualiser la masse du montage (GND).

Pour le reste, libre à vous de faire vos propres choix !

III-C. Composants

La plupart des composants que l’on trouve dans le commerce sont utilisables avec une platine de câblage : ils doivent pour cela disposer de pattes de longueur suffisante (sinon le contact électrique ne peut pas se faire) et d’un espacement correspondant entre leurs pattes (pour les circuits intégrés en particulier).

Pour ces raisons, l’utilisation de composants montés en surface (CMS ou SMDSurface Mounted Device en anglais) est difficilement possible.

IV. Si vous n’êtes pas convaincu(e)

IV-A. Mesure d’une distance (capteur HCR05)

Image non disponible

En plus d’avoir un circuit électrique réel très proche de sa version virtuelle ou schématique, l’utilisation de la platine de câblage permet de positionner correctement et de fixer le capteur, ce qui est, pour ce capteur, un gain non négligeable !

IV-B. Tracé automatique de la caractéristique d’une diode

Le circuit comporte deux étages :

  • fabrication d’une source de tension continue à partir d’une sortie analogique Arduino (câble gris → filtre RC → câble vert) ;
  • idéalisation de la source de tension avec un montage suiveur (alimentation : câble rouge ; liaison entrée inverseur et sortie : câble jaune ; sortie : câble blanc) ;
  • mesure de l’intensité du courant électrique (grâce à la résistance de 220 Ω) avec la différence entre la mesure de la tension à la sortie du suiveur, câble marron et de la tension aux bornes du dipôle, câble orange.
Image non disponible

Vous pourrez vérifier que j’ai mis d’une seule couleur (le noir) tous les points connectés à la masse.

La tension 5V d’alimentation de l’Arduino est câblée en rouge.

On peut voir l’intérêt de la ligne horizontale de masse (avec la convention usuelle de fils noirs) qui facilite la compréhension du montage.

V. Autres ressources sur Developpez.com

Et si vous avez encore des questions, n’hésitez pas à ouvrir une discussion dans le forum Arduino.

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