Borniers vis Shield MEGA

La plaque à bornes à vis pour Arduino MEGA 2560 remplace les broches de la carte par des bornes dans lesquelles chaque fil se serre au tournevis. Elle se broche sur le MEGA comme n’importe quel shield : les entrées-sorties numériques, les entrées analogiques et les broches d’alimentation sont ramenées sur des borniers repérés un à un par sérigraphie, et une grille de pastilles au pas de 2,54 mm reste libre au centre pour souder un petit montage.

La plaque ne contient aucun composant actif : c’est de la connectique, rien de plus. Elle s’adresse aux montages qui ne doivent plus bouger — une maquette qu’on transporte, un capteur au bout d’un câble, une machine qui vibre, une installation laissée en place pendant des semaines. Là où un fil Dupont finit par sortir de son logement, une borne à vis ne lâche pas. Sur un MEGA, l’intérêt est double : la carte a beaucoup de broches, et c’est précisément quand elles servent toutes qu’un câblage en nappe devient illisible.

Ce qu’une plaque à bornes change sur un MEGA

• Les fils tiennent. Un fil dénudé serré sous une vis ne se débranche ni au transport, ni sous les vibrations d’un moteur ou d’un relais.
• Les broches restent lisibles. Chaque borne porte le nom de la broche qu’elle prolonge : plus besoin de compter les positions depuis un coin de la carte pour retrouver la broche 47.
• Plus besoin de plaque d’essai pour un montage définitif. Chaque liaison se fait directement, fil à fil, sur la carte.
• Les fils fins ne sont pas obligatoires. Une borne à vis accepte du fil plus épais qu’une broche de 2,54 mm, ce qui simplifie les liaisons vers un relais, un moteur ou une alimentation.
• On rebranche sans tout refaire. Desserrer, changer le fil de borne, resserrer : aucune soudure, aucun fil à couper.
• Le contrôle au multimètre devient simple. La pointe se pose sur la tête de vis, sans risquer de faire toucher deux broches voisines.
• La zone de prototypage reste disponible. Une résistance, un condensateur ou un petit circuit se soudent au centre, et se relient aux bornes par un fil ou un bout de câble.

Caractéristiques techniques

Lire la sérigraphie avant de câbler

Chaque borne porte le nom de la broche qu’elle prolonge. Le repère est imprimé sur la plaque, à côté de la vis : inutile de compter les positions depuis un coin, il suffit de lire. Sur un MEGA, c’est ce qui fait gagner le plus de temps : la carte compte bien plus de broches qu’un Uno, et deux rangées qui se ressemblent n’amènent pas du tout les mêmes signaux.

Entrées analogiques et alimentation

On y trouve les repères A0 à A15, les seize entrées analogiques du MEGA, ainsi que les tensions et la masse : 5V, 3V3, VIN et GND. Comme la masse revient en plusieurs endroits, on peut y ramener séparément la masse d’un capteur et celle d’un module de puissance, et faire converger les deux au même point.

Entrées-sorties numériques et bus

De l’autre côté se trouvent les broches numériques numérotées, avec AREF, SDA et SCL — le bus I2C du MEGA — et les repères de modulation de largeur d’impulsion. Les broches 0 et 1 sont celles de la liaison série : on les réserve aux cas où l’on veut brancher un module série, et on laisse ces deux bornes libres le reste du temps pour ne pas gêner le téléversement des programmes.

Le piège des masses communes

Sur un montage à plusieurs modules, toutes les masses doivent se rejoindre. Une borne à vis rend ce point de convergence visible : on y ramène le fil de masse de chaque module et celui de l’alimentation, et on contrôle au multimètre que tout est bien au même potentiel. Un module dont la masse est oubliée ne fonctionne pas, et c’est l’erreur la plus fréquente sur ce type de plaque.

Applications

• Montage permanent — une carte enfermée dans un boîtier, dont les liaisons ne doivent plus être touchées.
• Montage qui occupe toutes les broches — le MEGA sert justement quand les entrées-sorties manquent ; les bornes évitent la nappe de fils qui part dans tous les sens.
• Capteurs au bout d’un câble — un détecteur de mouvement, un capteur de température ou un bouton placé loin de la carte, relié par du fil ordinaire plutôt que par une nappe Dupont.
• Commande de puissance — les fils d’un module relais se serrent proprement, sans broche tordue, et se déplacent d’une broche à l’autre sans rien dessouder.
• Maquettes et stands — un ensemble qui voyage et se rebranche sur l’établi sans chercher quel fil va où.
• Apprentissage du câblage — on voit chaque liaison, on la défait, on la refait ; rien n’est soudé, donc rien n’est définitif.
• Support de test — le montage testé sur la zone de prototypage, les entrées-sorties en bornes, on passe du banc d’essai au montage final sans tout recâbler.

Mini-projet : un carrefour à feux déclenché par le passage

Un capteur de mouvement infrarouge PIR posé sur une borne d’entrée et un module feu tricolore à LED sur trois bornes de sortie donnent un carrefour qui reste éteint et s’active dès qu’un passage est détecté. C’est le montage à faire une fois pour comprendre la plaque : une entrée, trois sorties, quatre fils serrés, et tout se câble ensuite de la même façon.

Matériel

Câblage

La plaque est brochée sur le MEGA. Chaque fil est dénudé à une extrémité, glissé sous la vis de la borne indiquée, puis serré au tournevis plat :

Le PIR se nourrit en 5 V et sa sortie passe à l’état haut quand quelqu’un entre dans son champ : elle se câble donc directement sur une entrée numérique, sans résistance. Le module feu contient déjà la limitation de courant de ses trois LED : il n’y a ni résistance à ajouter, ni polarité à respecter sur les sorties. La masse, en revanche, est commune à tout le montage et doit impérativement être vissée — côté capteur et côté feux : sans elle, aucune LED ne s’allume et l’entrée ne lit rien de fiable.

Le programme

/*
 * Carrefour a feux declenche par un detecteur de presence
 * Carte : Arduino MEGA 2560 pose sur une plaque a bornes a vis
 * Cablage : PIR sur la borne 2, feu R sur 3, O sur 4, V sur 5, masses sur GND
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */
const byte BORNE_PIR    = 2;
const byte BORNE_ROUGE  = 3;
const byte BORNE_ORANGE = 4;
const byte BORNE_VERT   = 5;
// Durees des quatre phases du cycle, en millisecondes
const unsigned long DUREE_ROUGE   = 6000;
const unsigned long DUREE_PREAVIS = 2000;
const unsigned long DUREE_VERT    = 6000;
const unsigned long DUREE_ORANGE  = 2000;
// Temps de repos apres un cycle, pour ne pas relancer en boucle
const unsigned long DUREE_REPOS = 15000;
// Ecrit l'etat des trois couleurs d'un coup, sans attente
void afficher(byte rouge, byte orange, byte vert) {
  digitalWrite(BORNE_ROUGE, rouge);
  digitalWrite(BORNE_ORANGE, orange);
  digitalWrite(BORNE_VERT, vert);
}
void cycle() {
  afficher(HIGH, LOW, LOW);
  delay(DUREE_ROUGE);
  afficher(HIGH, HIGH, LOW);
  delay(DUREE_PREAVIS);
  afficher(LOW, LOW, HIGH);
  delay(DUREE_VERT);
  afficher(LOW, HIGH, LOW);
  delay(DUREE_ORANGE);
  afficher(LOW, LOW, LOW);
}
void setup() {
  pinMode(BORNE_ROUGE, OUTPUT);
  pinMode(BORNE_ORANGE, OUTPUT);
  pinMode(BORNE_VERT, OUTPUT);
  pinMode(BORNE_PIR, INPUT);
  // Tout eteint au demarrage, pour ne pas afficher un etat faux
  afficher(LOW, LOW, LOW);
}
void loop() {
  if (digitalRead(BORNE_PIR) == HIGH) {
    cycle();
    delay(DUREE_REPOS);
  }
}

La fonction afficher() écrit les trois sorties en une fois, la fonction cycle() déroule les quatre phases, et la boucle principale ne fait qu’une chose : attendre que le capteur passe à l’état haut. Un niveau haut sur une borne, c’est du 5 V et la couleur s’allume ; un niveau bas, c’est 0 V et elle s’éteint. La séquence est celle d’un vrai carrefour : le rouge et l’orange s’allument ensemble avant le passage au vert, ce qui annonce le changement. Le repos de quinze secondes après un cycle évite de redémarrer en boucle tant que le capteur voit encore du mouvement.

Les détecteurs PIR ont besoin d’une trentaine de secondes après la mise sous tension pour se stabiliser. Pendant ce temps, la sortie peut osciller : si le feu se déclenche tout seul au démarrage, ce n’est pas le programme, c’est le capteur qui se règle.

Variantes

La même plaque pour l’Arduino Uno

Le Uno et ses quelques broches ont leur propre version : la plaque à bornes à vis pour shield Uno. Le principe est identique, la rangée de bornes plus courte. Une plaque câblée pour le Uno ne se broche pas sur un MEGA : la plupart des broches du MEGA ne sont alors pas ramenées, et la plaque ne fait que la moitié du travail. L’inverse est vrai aussi — un shield MEGA n’a pas sa place sur un Uno.

Un shield de capteurs plutôt que des bornes

Pour un montage où les capteurs se branchent et se débranchent souvent, le MEGA Sensor Shield est plus adapté : il amène chaque broche sur trois fils d’alimentation et de masse, prêts pour les modules à trois broches. Les deux approches répondent à deux besoins différents — bornes pour un montage qui ne bouge plus, shield de capteurs pour les essais.

Un shield de prototypage au-dessus des bornes

Si le montage doit être soudé plutôt que vissé, le shield de prototypage pour MEGA offre une grande grille au-dessus de la carte. Les deux plaques s’empilent mal : mieux vaut choisir selon le montage — bornes pour du câblage qui évolue, prototypage pour un circuit soudé définitif.

Des bornes à visser séparément

Si le besoin se limite à deux ou trois liaisons, une borne à vis 2 broches ou une borne 4 broches posée sur une plaque d’essai 830 points rend le même service, à l’échelle d’un seul module. La plaque complète reste préférable dès que le montage occupe plus de quelques broches.

Questions fréquentes

Faut-il souder quelque chose pour câbler un fil ?

Non. Les fils se dénudent, se glissent sous la vis et se serrent au tournevis plat. La soudure ne concerne que la zone de prototypage centrale, si l’on veut y poser un composant.

La plaque gêne-t-elle le téléversement des programmes ?

Non, à une réserve près : les broches 0 et 1 sont celles du port série. Tant que rien n’y est vissé, le téléversement se fait normalement par le câble USB, plaque en place.

Peut-on l’empiler avec un autre shield ?

La plaque occupe la place d’un shield sur la carte. Elle se monte donc seule sur le MEGA, ou sous un autre shield si celui-ci est suffisamment dégagé par le bas ; dans le doute, mieux vaut la garder seule et réserver les autres plaques à une seconde carte.

Quels fils utiliser ?

Du fil souple ordinaire convient parfaitement : c’est l’un des intérêts de la plaque. Pour des liaisons courtes depuis un module, des fils mâle-mâle ou des câbles Dupont se coupent à la longueur voulue, et l’extrémité dénudée se visse.

La carte MEGA est-elle fournie ?

Non. Le produit est la plaque et ses borniers ; la carte MEGA 2560, le câble USB et les fils se commandent séparément.

Une borne peut-elle recevoir deux fils ?

Oui, en les réunissant sous la même vis. La plaque ramène la masse en plusieurs endroits, ce qui évite d’y être obligé : mieux vaut un seul fil par borne et rejoindre les masses sur la carte.

Ce shield se broche-t-il sur un Arduino Uno ?

Non. Le brochage n’est pas le même : un shield MEGA posé sur un Uno ne fait contact que sur une partie des broches, et un shield Uno ne ramène pas les broches supplémentaires du MEGA.

À combiner avec

• Mega 2560 avec câble USB — la carte sur laquelle la plaque se broche
• Capteur de mouvement infrarouge PIR — le détecteur du mini-projet ci-dessus
• Module feu tricolore à LED — les trois sorties du mini-projet
• Module 1 relais 5 V — la commande d’un circuit de puissance, fils serrés et non broches tordues
• Boîtier pour MEGA — pour enfermer la carte une fois le câblage en place
• Alimentation 5 V 2 A — pour nourrir plusieurs modules sans passer par la carte
• Vis M3 de 10 mm avec écrous — pour fixer la carte et la plaque sur un support
• Câble d’alimentation 9 V — pour faire tourner le montage sans ordinateur