Approfondir : piloter plus fort que la broche

Les chiffres posés au module du microcontrôleur n'ont pas changé : une vingtaine de milliampères en confort, 40 mA en limite absolue par broche, et un plafond global pour la puce entière. Une LED et sa résistance — six à dix milliampères — tiennent dans le budget. Un moteur qui en réclame deux cents, une bobine de relais qui en veut soixante-dix ? Hors de question : la broche s'effondrerait, chaufferait, et mourrait en silence.

La sortie a une autre limite, moins connue : sa tension n'est pas extensible. Elle parle à 3,3 V, point — rien pour satisfaire un relais 5 V ou un moteur 6 V, dont la charge doit se brancher sur SON alimentation à elle. D'où l'architecture universelle de la puissance : la broche fournit l'ordre, une alimentation adaptée fournit l'énergie, et un composant intermédiaire fait le pont entre les deux mondes.

Le transistor est un interrupteur commandé par le courant : trois pattes — base, collecteur, émetteur. Un courant minuscule entre base et émetteur, et l'interrupteur se ferme entre collecteur et émetteur, laissant passer un courant des dizaines de fois plus grand. La broche murmure ses quelques milliampères dans la base à travers une résistance ; le moteur, branché entre son alimentation et le collecteur, tire ses centaines de milliampères par le chemin collecteur-émetteur, jusqu'à la masse.

Deux circuits cohabitent donc, mariés par le transistor : la boucle de commande (broche → résistance de base → base → émetteur → masse) et la boucle de puissance (alimentation du moteur → moteur → collecteur → émetteur → masse). Elles ne partagent qu'un point : la masse commune — toujours elle. Dimensionnement typique : pour 200 mA de moteur et un gain de 100, il faut au moins 2 mA de base ; avec 3,3 V de broche et 0,7 V de seuil, une résistance de 1 kΩ donne (3,3 − 0,7) ÷ 1 000 = 2,6 mA — de la marge.

Moteurs et relais cachent une bobine, et une bobine a un caractère : elle refuse qu'on coupe son courant net. À l'instant où le transistor s'ouvre, elle maintient le courant coûte que coûte — sa tension s'envole en un pic de plusieurs dizaines de volts, à l'envers, droit dans le collecteur. Ce coup de fouet, invisible et bref, suffit à percer le transistor : la panne classique du montage « qui marchait très bien la semaine dernière ».

La parade coûte quelques centimes : une diode en parallèle de la bobine, branchée en sens inverse — l'anneau de cathode côté alimentation. En marche normale, elle est à l'envers : invisible, aucun courant. À la coupure, le pic la met soudain dans le bon sens : le courant de la bobine tourne en rond dans la boucle bobine-diode et s'y éteint en douceur. On l'appelle diode de roue libre — le courant « roule » jusqu'à l'arrêt. Règle absolue : toute charge à bobine commandée par un transistor reçoit sa diode, sans exception.

Tôt ou tard, deux cartes devront se parler — ou un vieux capteur 5 V rejoindra ta carte 3,3 V. Dans le sens montant, tout va bien : un signal 3,3 V dépasse le seuil de « haut » de la plupart des entrées 5 V, qui le comprennent sans aide. Dans le sens descendant, c'est l'interdit absolu : 5 V injectés dans une entrée 3,3 V dépassent ce que ses transistors internes supportent — la broche meurt en silence, exactement comme la surtension apprise au module du microcontrôleur.

Le traducteur le plus simple est un pont diviseur : deux résistances en série entre le signal 5 V et la masse, la broche 3,3 V branchée au milieu. Avec 10 kΩ en haut et 20 kΩ en bas, le point milieu vaut les deux tiers du signal : 5 V deviennent 3,3 V, 0 V reste 0 V — les niveaux sont traduits, le rythme est conservé. Le module du pont diviseur en fera une science ; ici, retiens le réflexe : on vérifie la tension de CHAQUE signal qui entre, et on rabote tout ce qui dépasse.