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Schéma électriques, logiciels d'ECAD et breadboard

Atelier d'introduction à la lecture de schémas, à la breadboard et à KiCad

Objectifs de l'atelier​

  • Lire et comprendre un schéma électrique simple (symboles de base)
  • Faire le lien entre un montage breadboard/proofboard/fils et un schéma électrique (dans les deux sens)
  • Savoir réaliser un schéma électrique avec KiCad
  • Comprendre le fonctionnement d'une breadboard, ses limites et son rôle (prototype ≠ produit fini)
  • Comprendre ce qui peut "griller" les circuits électroniques et les réflexes qui l'évitent

Matériel requis​

  • PCs avec KiCad
  • Breadboard de qualité
  • Fils de liaison mâle–mâle
  • Boutons-poussoirs
  • Résistances triées (~200Ω les LEDs)
  • LEDs
  • Alimentations

Informations​

1. Symboles​

Symboles

Quelques symboles utiles.

attention

Un schéma n'est PAS un plan de câblage. Les fils se plient et se croisent librement sur le papier — c'est une représentation logique, pas une photo du montage.

2. Méthodes de connexion : fil direct vs net labels​

Net labels

Connexion directe vs connexion avec des net labels.

  • Connexion directe : on trace un fil entre deux points. Simple, mais illisible dès que le schéma grossit.
  • Net label : on donne un nom à un fil (ex. GND, 5V, SIG). Tout ce qui porte le même nom est connecté, même si on ne trace aucune ligne entre les deux.

Net sur le schéma ≠ fil dans la vraie vie. Un schéma montre la connectivité, pas la géométrie :

  • sur le schéma, un net label connecte tout ce qui porte le même nom ;
  • sur la breadboard, cette connectivité est réalisée par n'importe quel chemin physique — un long fil, les rails latéraux… peu importe, du moment que c'est électriquement le même nœud.

C'est aussi pour ça qu'on utilise des symboles d'alimentation (VCC/GND) plutôt que de tirer un fil vers la pile à chaque fois.

3. La breadboard : fonctionnement et limites​

Une breadboard est un outil de prototypage, pas un produit fini. fonctionnement :

  • des rangées de 5 trous connectées entre elles (dans la longueur) ;
  • des rails d'alimentation + et – sur les bords (parfois coupés en deux) ;

Breadboard 1

Ses limites, à connaître avant d'en faire trop :

LimitePourquoi
Fiabilité moyennemauvais contacts, composants qui se desserrent → faux contacts intermittents
Courant limitélames et fils fins
Complexité limitéetrop de fils = illisible et impossible à déboguer
Pas un robotvibrations → contacts qui sautent. Pour un robot on préfère une carte soudée

4. Exemple correspondence Schéma/Breadboard​

Comparaison 1

5. Ce qui fait « griller » les circuits (avec démos)​

Quatre causes principales, toutes démontrables :

a. La polarité inversée​

Certains composants sont polarisés : ils ne laissent passer le courant que dans un sens.

  • Une LED à l'envers : elle ne s'allume pas (et peut claquer si on force).
  • Un condensateur électrolytique à l'envers : plus grave — il peut fuir, gonfler, voire exploser (démo à faire avec précaution, ou simplement expliquée : c'est pour ça qu'on marque la polarité).
  • Une résistance, elle, n'a pas de polarité : peu importe le sens. → Voilà pourquoi la polarité n'affecte pas tous les composants : tout dépend de la symétrie interne.

b. Surtension / sous-tension​

  • Sous-tension : le circuit ne fonctionne pas bien ou pas du tout, mais ne casse généralement pas.
  • Surtension : c'est la plus grave — un composant alimenté au-dessus de sa tension max grille (ex. 12 V sur un module 5 V).

c. Le court-circuit​

Relier + et – directement (ou un GND manquant → le courant ne « sait pas revenir ») → courant énorme, chauffe, batterie qui se décharge vite, risque d'incendie sur une batterie puissante. Toujours vérifier avant d'alimenter.

Atelier​

1. Partie A: LED en série avec résistance​

Liste des composants​

  • Alimentation
  • Breadboard
  • fils dupont males-males
  • 1 led tht
  • 1 résistance 200Ω
  1. Sur la breadboard : monter alim +5V + résistance (220–330 Ω) + LED en série. La LED s'allume ? Vérifier qu'elle ne s'allume pas à l'envers.
  2. Dans KiCad : reproduire le même circuit en schéma (symboles, fils, net labels GND/5V si besoin).
info

La valeur de la resistance en série avec la LED peut se calculer avec la loi les mailles et d'ohm, en pratique il est plus rapide d'utiliser un calculateur en ligne: example

Correction Breadboard (une fois montage terminé)

A correction 1

Correction schéma KiCad (une fois schéma terminé)

A correction 1

2. Partie B: Ajout d'un bouton en série​

  1. Dans KiCad : ajouter un bouton en série avec la LED.
  2. Sur la breadboard : câbler ce nouveau circuit.
Correction schéma KiCad (une fois schéma terminé)

B correction 2

Correction Breadboard (une fois montage terminé)

B correction 1

3. Partie C: Retro-ingénierie​

  1. Prendre une carte soudure déjà soudé par vous dans un atelier précédent ou par Valrobotik
  2. En tirer le schéma électrique proprement (avec les bons symboles et net labels).
Correction schéma KiCad (une fois schéma terminé)

C correction 1

4. Nettoyage​

  • Éteindre les alims.
  • Retirer les fils et composants des breadboards (les ranger triés par type).