@ -18,20 +18,20 @@ Cette leçon a été enseignée dans le cadre de la [série Hello IoT](https://y
## Introduction
Cette leçon présente deux concepts importants pour votre appareil IoT : les capteurs et les actionneurs. Vous les mettrez également en pratique en ajoutant un capteur de lumière à votre projet IoT, puis en ajoutant une LED contrôlée par les niveaux de lumière, ce qui vous permettra de développer une veilleuse.
Cette leçon présente deux concepts importants pour votre appareil IoT : les capteurs et les actionneurs. Vous en ferez une prise en main en ajoutant un capteur de lumière à votre projet IoT, puis en ajoutant une LED contrôlée par les niveaux de lumière, ce qui vous permettra de développer une veilleuse.
Dans cette leçon, nous aborderons les points suivants
* [What are sensors?](#what-are-sensors)
* [Use a sensor](#use-a-sensor)
* [Sensor types](#sensor-types)
* [What are actuators?](#what-are-actuators)
* [Use an actuator](#use-an-actuator)
* [Actuator types](#actuator-types)
* [Qu'est-ce qu'un capteur?](#what-are-sensors)
* [Utiliser un capteur](#use-a-sensor)
* [Les types de capteurs](#sensor-types)
* [Qu'est-ce que les actionneurs?](#what-are-actuators)
* [Utiliser un actionneur](#use-an-actuator)
* [Les types d'actionneurs](#actuator-types)
## Qu'est-ce qu'un capteur?
## Qu'est-ce qu'un capteur?
Les capteurs sont des dispositifs matériels qui détectent le monde physique, c'est-à-dire qu'ils mesurent une ou plusieurs propriétés autour d'eux et envoient l'information à un dispositif IdO. Les capteurs couvrent une vaste gamme d'appareils car il y a beaucoup de choses qui peuvent être mesurées, des propriétés naturelles telles que la température de l'air aux interactions physiques telles que le mouvement.
Les capteurs sont des dispositifs matériels qui détectent le monde physique, c'est-à-dire qu'ils mesurent une ou plusieurs propriétés autour d'eux et envoient l'information à un dispositif IoT. Les capteurs couvrent une vaste gamme d'appareils car il y a beaucoup de choses qui peuvent être mesurées, des propriétés naturelles telles que la température de l'air aux interactions physiques telles que le mouvement.
Les capteurs les plus courants sont les suivants :
@ -54,7 +54,9 @@ Suivez le guide approprié ci-dessous pour ajouter un capteur à votre appareil
Les capteurs sont soit analogiques, soit numériques.
### Capteurs analogiques
@ -76,9 +78,9 @@ La tension qui sort du capteur est alors lue par l'appareil IoT, qui peut alors
#### Conversion analogique-numérique (CAN)
Les appareils IoT sont numériques - ils ne peuvent pas fonctionner avec des valeurs analogiques, ils ne fonctionnent qu'avec des 0 et des 1. Cela signifie que les valeurs analogiques des capteurs doivent être converties en un signal numérique avant de pouvoir être traitées. De nombreux appareils IoT sont équipés de convertisseurs analogique-numérique (CAN) ou analog-to-digital converters (ADCs) en anglais pour convertir les entrées analogiques en représentations numériques de leur valeur. Les capteurs peuvent également fonctionner avec des convertisseurs analogiques-numériques par l'intermédiaire d'une carte de connexion. Par exemple, dans l'écosystème Seeed Grove avec un Raspberry Pi, les capteurs analogiques se connectent à des ports spécifiques sur un 'chapeau' ('hat' en anglais) qui se trouve sur le Pi connecté aux broches GPIO du Pi, et ce chapeau a un CAN pour convertir la tension en un signal numérique qui peut être envoyé hors des broches GPIO du Pi.
Les appareils IoT sont numériques - ils ne peuvent pas fonctionner avec des valeurs analogiques, ils ne fonctionnent qu'avec des 0 et des 1. Cela signifie que les valeurs analogiques des capteurs doivent être converties en un signal numérique avant de pouvoir être traitées. De nombreux appareils IoT sont équipés de convertisseurs analogique-numérique (CAN) (ou analog-to-digital converters abrégé en "ADC" en anglais) pour convertir les entrées analogiques en représentations numériques de leur valeur. Les capteurs peuvent également fonctionner avec des convertisseurs analogiques-numériques par l'intermédiaire d'une carte de connexion. Par exemple, dans l'écosystème Seeed Grove avec un Raspberry Pi, les capteurs analogiques se connectent à des ports spécifiques sur un 'chapeau' ('hat' en anglais) qui se trouve sur le Pi connecté aux broches GPIO du Pi, et ce chapeau a un CAN pour convertir la tension en un signal numérique qui peut être envoyé hors des broches GPIO du Pi.
Imaginez que vous ayez un capteur de lumière analogique connecté à un dispositif IoT qui utilise 3,3V et renvoie une valeur de 1 V. Cette valeur de 1 V ne signifie rien dans le monde numérique et doit donc être convertie. Cette valeur de 1V ne signifie rien dans le monde numérique et doit donc être convertie. La tension sera convertie en valeur analogique à l'aide d'une échelle qui dépend de l'appareil et du capteur. Le capteur de lumière Seeed Grove, par exemple, émet des valeurs comprises entre 0 et 1023. Pour ce capteur fonctionnant à 3,3V, une sortie de 1V correspondrait à une valeur de 300. Un appareil IoT ne peut pas traiter 300 comme une valeur analogique, donc la valeur serait convertie en `0000000100101100`, la représentation binaire de 300 par le chapeau Grove. Cette valeur serait ensuite traitée par l'appareil IoT.
Imaginez que vous ayez un capteur de lumière analogique connecté à un dispositif IoT qui utilise 3,3V et renvoie une valeur de 1V. Cette valeur de 1V ne signifie rien dans le monde numérique et doit donc être convertie. La tension sera convertie en valeur analogique à l'aide d'une échelle qui dépend de l'appareil et du capteur. Le capteur de lumière Seeed Grove, par exemple, émet des valeurs comprises entre 0 et 1023. Pour ce capteur fonctionnant à 3,3V, une sortie de 1V correspondrait à une valeur de 300. Un appareil IoT ne peut pas traiter 300 comme une valeur analogique, donc la valeur serait convertie en `0000000100101100`, la représentation binaire de 300 par le chapeau Grove. Cette valeur serait ensuite traitée par l'appareil IoT.
✅ Si vous ne connaissez pas le binaire, faites quelques recherches pour apprendre comment les nombres sont représentés par des 0 et des 1. La [leçon d'introduction au binaire de BBC Bitesize](https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zwsbwmn/revision/1) est un excellent point de départ.
@ -94,10 +96,10 @@ Le capteur numérique le plus simple est un bouton ou un interrupteur. Il s'agit
Les broches des appareils IoT, telles que les broches GPIO, peuvent mesurer ce signal directement sous la forme d'un 0 ou d'un 1. Si la tension envoyée est la même que la tension renvoyée, la valeur lue est 1, sinon la valeur lue est 0. Il n'est pas nécessaire de convertir le signal, il ne peut être que 1 ou 0.
> 💁 Les tensions ne sont jamais exactes, en particulier parce que les composants d'un capteur ont une certaine résistance, et il y a donc généralement une tolérance. Par exemple, les broches GPIO d'un Raspberry Pi fonctionnent sur 3,3V et lisent un signal de retour supérieur à 1,8V comme un 1, inférieur à 1,8 V comme un 0..
> 💁 Les tensions ne sont jamais exactes, en particulier parce que les composants d'un capteur ont une certaine résistance, et il y a donc généralement une tolérance. Par exemple, les broches GPIO d'un Raspberry Pi fonctionnent sur 3,3V et lisent un signal de retour supérieur à 1,8V comme un 1, inférieur à 1,8 V comme un 0.
* 3,3V entrent dans le bouton. Le bouton étant éteint, 0V en sort, ce qui donne une valeur de 0
* 3,3V entrent dans le bouton. Le bouton est allumé, donc 3,3V sort, ce qui donne une valeur de 1
* 3,3V entrent dans le bouton. Le bouton étant éteint, 0V en sort, ce qui donne une valeur de 0
* 3,3V entrent dans le bouton. Le bouton est allumé, donc 3,3V sort, ce qui donne une valeur de 1
Les capteurs numériques plus avancés lisent les valeurs analogiques, puis les convertissent en signaux numériques à l'aide de convertisseurs analogiques/numériques embarqués. Par exemple, un capteur de température numérique utilise toujours un thermocouple de la même manière qu'un capteur analogique et mesure toujours la variation de tension causée par la résistance du thermocouple à la température actuelle. Au lieu de renvoyer une valeur analogique et de compter sur l'appareil ou la carte de connexion pour la convertir en un signal numérique, un CAN intégré au capteur convertira la valeur et l'enverra sous la forme d'une série de 0 et de 1 à l'appareil IoT. Ces 0 et 1 sont envoyés de la même manière que le signal numérique d'un bouton, 1 étant la pleine tension et 0 étant 0v.
@ -105,111 +107,111 @@ Les capteurs numériques plus avancés lisent les valeurs analogiques, puis les
L'envoi de données numériques permet aux capteurs de devenir plus complexes et d'envoyer des données plus détaillées, voire des données cryptées pour les capteurs sécurisés. L'appareil photo en est un exemple. Il s'agit d'un capteur qui capture une image et l'envoie sous forme de données numériques contenant cette image, généralement dans un format compressé tel que JPEG, pour qu'elle soit lue par l'appareil IoT. Il peut même diffuser de la vidéo en capturant des images et en envoyant soit l'image complète image par image, soit un flux vidéo compressé.
## Qu'est-ce qu'un actionneur ?
## Qu'est-ce que les actionneurs?
Les actionneurs sont l'opposé des capteurs : ils convertissent un signal électrique provenant de votre appareil IoT en une interaction avec le monde physique, par exemple en émettant une lumière ou un son, ou en faisant bouger un moteur.
Some common actuators include:
Les actionneurs les plus courants sont les suivants
* LED - these emit light when turned on
* Speaker - these emit sound based on the signal sent to them, from a basic buzzer to an audio speaker that can play music
* Stepper motor - these convert a signal into a defined amount of rotation, such as turning a dial 90°
* Relay - these are switches that can be turned on or off by an electrical signal. They allow a small voltage from an IoT device to turn on larger voltages.
* Screens - these are more complex actuators and show information on a multi-segment display. Screens vary from simple LED displays to high-resolution video monitors.
* LED - elles émettent de la lumière lorsqu'elles sont allumées.
* Haut-parleur : il émet un son en fonction du signal qui lui est envoyé, qu'il s'agisse d'un simple buzzer ou d'un haut-parleur audio capable de diffuser de la musique.
* Moteur pas à pas : il convertit un signal en une quantité définie de rotation, par exemple en tournant un cadran de 90°.
* Relais : il s'agit d'interrupteurs qui peuvent être activés ou désactivés par un signal électrique. Ils permettent à une petite tension provenant d'un appareil IoT d'activer des tensions plus importantes.
* Écrans - il s'agit d'actionneurs plus complexes qui affichent des informations sur un écran à segments multiples. Les écrans varient d'un simple affichage LED à des moniteurs vidéo haute résolution.
✅ Do some research. What actuators does your phone have?
✅ Faites des recherches. Quels sont les actionneurs de votre téléphone ?
## Use an actuator
## Utiliser un actionneur
Follow the relevant guide below to add an actuator to your IoT device, controlled by the sensor, to build an IoT nightlight. It will gather light levels from the light sensor, and use an actuator in the form of an LED to emit light when the detected light level is too low.
Suivez le guide ci-dessous pour ajouter un actionneur à votre appareil IoT, contrôlé par le capteur, afin de créer une veilleuse IoT. Elle recueillera les niveaux de lumière du capteur de lumière et utilisera un actionneur sous la forme d'une LED pour émettre de la lumière lorsque le niveau de lumière détecté est trop faible.
Like sensors, actuators are either analog or digital.
Comme les capteurs, les actionneurs sont soit analogiques, soit numériques.
### Analog actuators
### Actionneurs analogiques
Analog actuators take an analog signal and convert it into some kind of interaction, where the interaction changes based off the voltage supplied.
Les actionneurs analogiques prennent un signal analogique et le convertissent en une sorte d'interaction, où l'interaction change en fonction de la tension fournie.
One example is a dimmable light, such as the ones you might have in your house. The amount of voltage supplied to the light determines how bright it is.
Un exemple est celui d'une lampe à intensité variable, comme celles que vous avez peut-être dans votre maison. La quantité de tension fournie à la lampe détermine sa luminosité.
Like with sensors, the actual IoT device works on digital signals, not analog. This means to send an analog signal, the IoT device needs a digital to analog converter (DAC), either on the IoT device directly, or on a connector board. This will convert the 0s and 1s from the IoT device to an analog voltage that the actuator can use.
Comme pour les capteurs, l'appareil IoT proprement dit fonctionne avec des signaux numériques et non analogiques. Cela signifie que pour envoyer un signal analogique, l'appareil IoT a besoin d'un convertisseur numérique-analogique (CNA), soit directement sur l'appareil IoT, soit sur une carte de connexion. Cela convertira les 0 et les 1 de l'appareil IoT en une tension analogique que l'actionneur peut utiliser.
✅ What do you think happens if the IoT device sends a higher voltage than the actuator can handle?
⛔️ DO NOT test this out.
✅ À votre avis, que se passe-t-il si l'appareil IoT envoie une tension plus élevée que celle que l'actionneur peut gérer ?
⛔️ NE PAS tester cela.
#### Pulse-Width Modulation
#### Modulation de largeur d'impulsion (ou Pulse-Width Modulation en anglais abrégé en PWM)
Another option for converting digital signals from an IoT device to an analog signal is pulse-width modulation. This involves sending lots of short digital pulses that act as if it was an analog signal.
Une autre option pour convertir les signaux numériques d'un appareil IoT en un signal analogique est la modulation de largeur d'impulsion. Il s'agit d'envoyer de nombreuses impulsions numériques courtes qui agissent comme s'il s'agissait d'un signal analogique.
For example, you can use PWM to control the speed of a motor.
Par exemple, vous pouvez utiliser la modulation de largeur d'impulsion pour contrôler la vitesse d'un moteur.
Imagine you are controlling a motor with a 5V supply. You send a short pulse to your motor, switching the voltage to high (5V) for two hundredths of a second (0.02s). In that time your motor can rotate one tenth of a rotation, or 36°. The signal then pauses for two hundredths of a second (0.02s), sending a low signal (0V). Each cycle of on then off lasts 0.04s. The cycle then repeats.
Imaginez que vous contrôliez un moteur avec une alimentation de 5V. Vous envoyez une brève impulsion à votre moteur, en faisant passer la tension à un niveau élevé (5V) pendant deux centièmes de seconde (0,02s). Pendant ce temps, votre moteur peut effectuer un dixième de tour, soit 36°. Le signal s'interrompt ensuite pendant deux centièmes de seconde (0,02 s), envoyant un signal bas (0V). Chaque cycle de marche puis d'arrêt dure 0,04s. Le cycle se répète ensuite.
This means in one second you have 25 5V pulses of 0.02s that rotate the motor, each followed by 0.02s pause of 0V not rotating the motor. Each pulse rotates the motor one tenth of a rotation, meaning the motor completes 2.5 rotations per second. You've used a digital signal to rotate the motor at 2.5 rotations per second, or 150 [revolutions per minute](https://wikipedia.org/wiki/Revolutions_per_minute) (a non-standard measure of rotational velocity).
Cela signifie qu'en une seconde, 25 impulsions de 5V de 0,02s font tourner le moteur, chacune étant suivie d'une pause de 0V de 0,02s qui ne fait pas tourner le moteur. Chaque impulsion fait tourner le moteur d'un dixième de tour, ce qui signifie que le moteur effectue 2,5 rotations par seconde. Vous avez utilisé un signal numérique pour faire tourner le moteur à 2,5 tours par seconde, soit 150 [tours par minute](https://wikipedia.org/wiki/Revolutions_per_minute) (une mesure non standard de la vitesse de rotation).
```output
```sortie
25 pulses per second x 0.1 rotations per pulse = 2.5 rotations per second
2.5 rotations per second x 60 seconds in a minute = 150rpm
```
> 🎓 When a PWM signal is on for half the time, and off for half it is referred to as a [50% duty cycle](https://wikipedia.org/wiki/Duty_cycle). Duty cycles are measured as the percentage time the signal is in the on state compared to the off state.
> 🎓 Lorsqu'un signal PWM est activé pendant la moitié du temps et désactivé pendant l'autre moitié, on parle d'un [cycle de service de 50 %](https://wikipedia.org/wiki/Duty_cycle). Les rapports cycliques sont mesurés en pourcentage du temps pendant lequel le signal est activé par rapport au temps pendant lequel il est désactivé.
You can change the motor speed by changing the size of the pulses. For example, with the same motor you can keep the same cycle time of 0.04s, with the on pulse halved to 0.01s, and the off pulse increasing to 0.03s. You have the same number of pulses per second (25), but each on pulse is half the length. A half length pulse only turns the motor one twentieth of a rotation, and at 25 pulses a second will complete 1.25 rotations per second or 75rpm. By changing the pulse speed of a digital signal you've halved the speed of an analog motor.
Vous pouvez modifier la vitesse du moteur en changeant la taille des impulsions. Par exemple, avec le même moteur, vous pouvez conserver le même temps de cycle de 0,04 s, en réduisant de moitié l'impulsion de marche à 0,01 s et en augmentant l'impulsion d'arrêt à 0,03 s. Vous avez le même nombre d'impulsions par seconde (25), mais chaque impulsion de marche est réduite de moitié. Vous avez le même nombre d'impulsions par seconde (25), mais chaque impulsion de marche est deux fois moins longue. Une impulsion de demi-longueur ne fait tourner le moteur que d'un vingtième de tour, et à 25 impulsions par seconde, le moteur effectue 1,25 rotation par seconde, soit 75 tours par minute. En modifiant la vitesse d'impulsion d'un signal numérique, vous avez réduit de moitié la vitesse d'un moteur analogique.
```output
```sortie
25 pulses per second x 0.05 rotations per pulse = 1.25 rotations per second
1.25 rotations per second x 60 seconds in a minute = 75rpm
```
✅ How would you keep the motor rotation smooth, especially at low speeds? Would you use a small number of long pulses with long pauses or lots of very short pulses with very short pauses?
✅ Comment assurer la fluidité de la rotation du moteur, en particulier à faible vitesse ? Utilisez-vous un petit nombre d'impulsions longues avec de longues pauses ou un grand nombre d'impulsions très courtes avec de très courtes pauses?
> 💁 Some sensors also use PWM to convert analog signals to digital signals.
> 💁 Certains capteurs utilisent également le PWM pour convertir les signaux analogiques en signaux numériques.
> 🎓 You can read more on pulse-width modulation on the [pulse-width modulation page on Wikipedia](https://wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation).
> 🎓 Pour en savoir plus sur la modulation de largeur d'impulsion, consultez la page consacrée à [la modulation de largeur d'impulsion sur Wikipédia](https://wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation).
### Digital actuators
### Actionneurs numériques
Digital actuators, like digital sensors, either have two states controlled by a high or low voltage or have a DAC built in so can convert a digital signal to an analog one.
Les actionneurs numériques, comme les capteurs numériques, ont soit deux états contrôlés par une tension haute ou basse, soit un convertisseur numérique-analogique intégré qui permet de convertir un signal numérique en un signal analogique.
One simple digital actuator is an LED. When a device sends a digital signal of 1, a high voltage is sent that lights the LED. When a digital signal of 0 is sent, the voltage drops to 0V and the LED turns off.
Un actionneur numérique simple est une LED. Lorsqu'un dispositif envoie un signal numérique de 1, une haute tension est envoyée et allume la LED. Lorsqu'un signal numérique de 0 est envoyé, la tension chute à 0V et la LED s'éteint.
✅ What other simple 2-state actuators can you think of? One example is a solenoid, which is an electromagnet that can be activated to do things like move a door bolt locking/unlocking a door.
✅ À quels autres actionneurs simples à deux états pouvez-vous penser ? Un exemple est le solénoïde, qui est un électro-aimant qui peut être activé pour faire des choses comme déplacer un pêne de porte qui verrouille/déverrouille une porte.
More advanced digital actuators, such as screens require the digital data to be sent in certain formats. They usually come with libraries that make it easier to send the correct data to control them.
Les actionneurs numériques plus avancés, tels que les écrans, exigent que les données numériques soient envoyées dans certains formats. Ils sont généralement livrés avec des bibliothèques qui facilitent l'envoi des données correctes pour les contrôler.
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## 🚀 Challenge
The challenge in the last two lessons was to list as many IoT devices as you can that are in your home, school or workplace and decide if they are built around microcontrollers or single-board computers, or even a mixture of both.
Le défi des deux dernières leçons consistait à dresser la liste du plus grand nombre possible d'appareils IoT présents chez vous, à l'école ou sur votre lieu de travail, et de déterminer s'ils sont construits autour de microcontrôleurs ou d'ordinateurs monocartes, ou même d'un mélange des deux.
For every device you listed, what sensors and actuators are they connected to? What is the purpose of each sensor and actuator connected to these devices?
Pour chaque appareil que vous avez répertorié, à quels capteurs et actionneurs sont-ils connectés? Quelle est l'utilité de chaque capteur et actionneur connecté à ces dispositifs?
[Quiz de validation des connaissances](https://black-meadow-040d15503.1.azurestaticapps.net/quiz/6)
## Review & Self Study
## Révision et auto-apprentissage
* Read up on electricity and circuits on [ThingLearn](http://thinglearn.jenlooper.com/curriculum/).
* Read about the different types of temperature sensors on the [Seeed Studios Temperature Sensors guide](https://www.seeedstudio.com/blog/2019/10/14/temperature-sensors-for-arduino-projects/)
* Read about LEDs on the [Wikipedia LED page](https://wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode)
* En apprendre plus sur l'électricité et les circuits sur [ThingLearn](http://thinglearn.jenlooper.com/curriculum/).
* Pour en savoir plus sur les différents types de capteurs de température, consultez le [guide des capteurs de température de Seeed Studios](https://www.seeedstudio.com/blog/2019/10/14/temperature-sensors-for-arduino-projects/)
* Pour en savoir plus sur les LED, consultez [la page LED de Wikipédia](https://wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode)
## Assignment
## Affectation
[Research sensors and actuators](assignment.md)
[Recherche sur les capteurs et les actionneurs](assignment.md)
Charles Emmanuel S. Ndiaye
2 years ago