Un circuit électronique est un ensemble de composants reliés entre eux afin de réaliser une ou plusieurs fonctions précises. Contrairement à un simple circuit électrique, dont le rôle est principalement d'alimenter un appareil en énergie, un circuit électronique est capable de traiter des informations, de prendre des décisions et de commander d'autres composants.

Chaque composant remplit une fonction bien particulière. Les résistances limitent le courant, les condensateurs stockent temporairement de l'énergie, les diodes contrôlent le sens de circulation du courant, les transistors amplifient ou commandent les signaux, les capteurs mesurent l'environnement et les actionneurs réalisent les actions demandées. C'est en les associant intelligemment que l'on construit des appareils électroniques capables d'accomplir des tâches parfois très complexes.

Le fonctionnement d'un circuit électronique suit généralement plusieurs étapes. Tout commence par une alimentation électrique, qui fournit l'énergie nécessaire au circuit. Des capteurs peuvent ensuite mesurer des informations provenant de l'environnement, comme la température, la lumière ou la position d'un objet. Ces informations sont analysées par des composants électroniques ou par un microcontrôleur, qui décide de la réponse à apporter. Enfin, un ou plusieurs actionneurs exécutent cette décision en produisant un mouvement, un son, une lumière ou une autre action.

Exemple : imaginons une lampe qui s'allume automatiquement lorsqu'il fait nuit. Un capteur de luminosité mesure la quantité de lumière. Si celle-ci devient trop faible, le circuit électronique détecte cette situation et commande un transistor qui alimente la LED ou l'ampoule. Dès que le jour revient, le capteur détecte l'augmentation de la luminosité et le circuit coupe automatiquement l'éclairage.

Les composants sont reliés entre eux par des pistes conductrices gravées sur une carte électronique, appelée aussi circuit imprimé ou PCB (Printed Circuit Board). Ces pistes remplacent les fils électriques et permettent de réaliser des circuits compacts, fiables et faciles à fabriquer en grande série.

Pour représenter un circuit avant sa fabrication, les électroniciens utilisent un schéma électronique. Chaque composant est représenté par un symbole normalisé, ce qui permet à n'importe quel technicien de comprendre le fonctionnement du circuit, quel que soit son pays.

Un même circuit peut être très simple, avec seulement quelques composants, ou extrêmement complexe. Les cartes mères des ordinateurs, les smartphones ou les consoles de jeux contiennent des milliers de composants et plusieurs couches de pistes conductrices qui relient entre elles des puces électroniques extrêmement puissantes.

Aujourd'hui, les circuits électroniques sont présents dans presque tous les objets du quotidien. Ils permettent de mesurer, calculer, communiquer, mémoriser des informations et commander automatiquement des systèmes toujours plus intelligents. Ils constituent le cœur de l'immense majorité des technologies modernes.

Les microcontrôleurs

Les microcontrôleurs sont de petits ordinateurs complets réunis sur un seul circuit intégré. Ils sont capables de lire des informations, de prendre des décisions et de commander des appareils automatiquement. On les retrouve dans d'innombrables objets du quotidien, souvent sans que l'on s'en aperçoive.

Un microcontrôleur regroupe plusieurs éléments essentiels dans une seule puce. Il possède un processeur qui exécute les instructions, une mémoire qui contient le programme et les données, ainsi que de nombreuses entrées et sorties permettant de communiquer avec les autres composants électroniques. Cette intégration le rend compact, économique et très fiable.

Le fonctionnement d'un microcontrôleur suit toujours le même principe. Il commence par lire les informations fournies par les capteurs. Il exécute ensuite le programme qui a été enregistré dans sa mémoire afin d'analyser ces informations. Enfin, selon le résultat obtenu, il envoie des ordres aux actionneurs, comme des moteurs, des LED, des écrans, des relais ou des haut-parleurs.

Cette succession d'opérations se répète très rapidement. Des millions d'instructions peuvent être exécutées chaque seconde, ce qui permet au microcontrôleur de réagir presque instantanément aux changements de son environnement.

Exemple : dans un thermostat électronique, un capteur mesure la température d'une pièce. Le microcontrôleur compare cette valeur à la température demandée par l'utilisateur. Si la pièce est trop froide, il commande le chauffage. Lorsque la température devient suffisante, il coupe automatiquement le chauffage afin d'économiser de l'énergie.

Les microcontrôleurs communiquent avec de nombreux périphériques. Ils peuvent recevoir les informations d'un clavier, d'un écran tactile, d'un capteur ou d'un réseau de communication, puis piloter une LED, un moteur, un afficheur ou transmettre des données vers un autre appareil.

Ils sont conçus pour exécuter une tâche précise avec une faible consommation d'énergie. On les retrouve dans les télécommandes, les montres connectées, les machines à laver, les fours à micro-ondes, les robots, les voitures, les drones, les jouets électroniques ou les objets connectés. Certains appareils en utilisent plusieurs, chacun étant chargé d'une fonction particulière.

Les microcontrôleurs sont généralement programmés dans des langages comme le C, le C++ ou MicroPython. Une fois le programme enregistré dans leur mémoire, ils peuvent fonctionner de manière autonome pendant des années, parfois sans jamais être redémarrés.

Grâce à leur faible coût, leur petite taille et leur grande fiabilité, les microcontrôleurs sont devenus les véritables « chefs d'orchestre » de l'électronique embarquée. Ils relient les capteurs, les circuits électroniques et les actionneurs afin de rendre les appareils intelligents et automatiques.