PICO LABORATOIRE « LCD ».

Fig.1
Fig.1

Petit, tout petit … mais pas mesquin, le PICOLAB dont il va être question dans ces pages n’a pas grand chose à envier à ses grands frères. En tout début du didacticiel relatif à la version « USB » du laboratoire, sur la Fig.3 était présenté un tout petit module assimilable à un Arduino et présenté comme une variante envisageable. (Voir Fig.1 ci-contre.) Et puis, cette séduisante possibilité de miniaturisation a été somptueusement oubliée. Que les fanas de la miniaturisation à outrance se réjouissent, ce document est entièrement dédié à la réalisation d’un tout petit appareil de mesures dont les caractéristiques et les possibilités vont rester très attractives. Pour permettre une diminution maximale des dimensions de ce petit nain, nous allons utiliser un minuscule écran LCD. Par ailleurs, pour permettre d’émuler un vrai oscilloscope, un modèle graphique de 128 x 64 pixels sera chargé de la visualisation. Avec un afficheur LCD classique, l’oscilloscope numérique fournissait une définition maximale de 16 x 8 = 128 pixels. Sans confiner à du dérisoire, ses graphes à l’écran ne peuvent que nous aider à observer vaguement la forme d’un signal électrique. Il est assez délicat sur ce dernier, de faire la différence entre une sinusoïde et une onde triangulaire. Avec les modestes 8192 points visualisés sur le petit écran OLED, on change malgré tout d’échelle. Sans prétendre à des performances époustouflantes, le pico oscilloscope intégré à ce tout petit laboratoire va néanmoins nous ouvrir de vaste horizons, la 2D étant infiniment plus riche que le « textuel ».

Principale limite à la miniaturisation : Il faut bien avoir au moins deux boutons poussoirs pour gérer les différents menus de l’appareil de mesures, et nous n’avons pas voulu compliquer les approvisionnements en sélectionnant des éléments minuscules. Les deux boutons poussoir seront donc des modèles très ordinaires et faciles à approvisionner. Comme l’expérience personnelle montre que la mesure des résistances de faibles valeurs n’est que rarement nécessaire en programmation sur Arduino, pour protéger la mini prise USB d’alimentation, le calibre 0 à 100Ω à été « oubliés ». On gagne ainsi de la place sur le circuit imprimé des entrées. Rien ne vous interdit de relier l’entrée E à du +5Vcc externe par une résistance de 100Ω et de créer une nouvelle fonction logicielle dans le programme. En revanche, tout ce qui relève de la mesure « temporelle » est conservé, car la mise au point des programmes exige souvent de vérifier Fréquence / Période / Rapport cyclique …

La mesure des intensités est également conservée. Mais comme elle reste marginale pour les intensités notables, les deux prises pour fiches bananes encombreraient trop le peu de place disponible. Elles sont donc « déportées » sur un petit adaptateur externe. Il en est de même pour le potentiomètre générant une tension continue sur A1. Comme avec son cadran et son bouton les dimensions du boitier auraient enflées de façon inacceptable, il fait également l’objet d’un autre petit adaptateur externe sur lequel en outre on a ajouté un Buzzer passif très utile pour « entendre les signaux ».

En résumé, tout a été fait pour concevoir un appareil le plus petit possible, mais sans sacrifier l’universalité de son grand frère le mini laboratoire. Globalement il intègre toutes les fonctions principales de ce dernier. En outre, son oscilloscope numérique est bien plus performant, car présentant un écran graphique infiniment plus détaillé. Un vrai petit bijou …

Enfin, ce projet va nous engager dans l’obligation d’écrire un « bootloader » dans l’ATmega328, opération pas spécialement compliquée et redoutée à tort par les débutants. Décrivant en détail la procédure, vous deviendrez totalement autonomes. C’est d’autant plus avantageux que les microcontrôleurs vierges sont moins couteux que des composants déjà « flashés ». Notre promenade électronicoinformatique est loin d’être achevée, de nombreux sentiers restent à explorer comme par exemple installer une bibliothèque, utiliser des fonctions graphiques pour faire des dessins, loger des données dans l’EEPROM de l’ATméga328 pour ménager la RAM dynamique …

Fonctions prévues sur PICOLAB.

Globalement nous allons « récupérer » un maximum de fonctions compatibles avec le peu d’Entrées / Sorties que la miniaturisation laisse à notre disposition. Malgré les contraintes d’encombrement drastiques, pour un si petit ensemble, les caractéristiques restent pour le moins très séduisantes. Le tableau ci-dessous en donne la liste.

Comme dans tout projet informatique à base de microcontrôleur, la répartition judicieuse des Entrées / Sorties est une phase incontournable qui conditionne directement la difficulté rencontrée lors du développement logiciel. C’est tout particulièrement vrai dans cette application où globalement toutes les fonctions ont déjà été mises au point, c’est principalement l’affichage qu’il faudra reprendre. Pour minimiser les effets « boule de neige », nous avons grandement intérêt à réutiliser au maximum la configuration du mini laboratoire. C’est d’autant plus facile que certaines fonctions ont été abandonnées et qu’elles laissent des broches inutilisées. Comme de plus l’afficheur OLED n’exige que deux lignes pour le piloter, par rapport aux anciens modules LCD on libère six broches de plus. Il semble « naturel » de confier le pilotage I2C par les sorties binaires D4 et D5, car elles sont disponibles « du bon coté » sur la carte BOARDUINO. Le tableau donné dans le cadre ci-dessous résulte de cette approche. Il nous reste une entrée analogique A3 de disponible sur le connecteur de mesure des intensités, accessibles pour des développements futurs.
L’interface pour mesurer des tensions alternatives reste utilisable moyennant un adaptateur de branchements. On constate que globalement, bien que « minuscule » en encombrement, PICOLAB est capable de traiter une étendue séduisante de mesures et fournit une gamme complète de signaux binaires. Il risque fort d’occuper une place stratégique assez importante sur le plan de travail.

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