On fabrique deux boîtes , chacune avec deux interrupteurs, pour découvrir le principe de portes logiques. Sur la première boîte, il faut allumer les deux interrupteurs pour que ça marche : c'est la « porte ET ». Sur la deuxième, un seul suffit : c'est la « porte OU ».
Difficulté
Technique
Durée
90 minute(s)
Disciplines scientifiques
Electricité, Science de la matière, Physique
Sommaire
- 1 Étape 1 - Fabriquer les boîtes en bois
- 2 Étape 2 - Mettre en place les interrupteurs et les vis
- 3 Étape 3 - Brancher la porte ET
- 4 Étape 4 - Brancher la porte OU
- 5 Étape 5 - Brancher le testeur de materiaux
- 6 Étape 6 - Tout essayer avec la porte ET
- 7 Étape 7 - Tout essayer avec la porte OU
- 8 Comment ça marche ?
- 9 Éléments pédagogiques
- 10 Commentaires
- Matériel et outils
- Expériences pré-requises
- Fichiers
Fer à souder 
Un fer à souder, ou plus précisément un fer à braser, est un outil chauffant permettant de réaliser une opération de brasage. L'usage courant du fer à souder se fait dans le domaine du montage de composants électroniques.
Étain 
fil d'étain ou bobine d'étain
Bois 
Planche en bois. Image de wikipedia Cleonard1973 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Vis 
Vis en métal à trouver en magasin de bricolage
Une vis est une machine simple apte à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation dirigé suivant l'axe de rotation, ou vice-versa.
Les divers types de vis se caractérisent par l'utilisation de surfaces hélicoïdales. On peut distinguer :
la vis de fixation utilisée de façon statique pour diverses sortes de liaison ; la vis d'Archimède utilisée pour la manutention de matériaux granulés ou pulvérulents, ainsi que pour le pompage des fluides, (exemple : vis à grain) ; la vis de transformation de mouvement utilisée de façon dynamique pour transformer, dans un sens ou dans l'autre, un mouvement de rotation en mouvement de translation ou un couple en effort axial ; la vis sans fin qui, associée à des roues dentées, permet de réaliser des engrenages ; la vis micrométrique, permettant de mesurer avec précision ; le mécanisme de vis-écrou ;le mécanisme de vis à billes.
Interrupteur à bascule 
Pour ouvrir ou fermer un circuit électrique.
Pile 
Alessandro Volta invente la première pile à colonne le 17 mars 1800; ces premiers systèmes étaient constitués d'un 'empilement' de disques de deux métaux différents séparés par des disques de feutre, imbibés d'acide, d'où le nom de l'invention.
Batterie 18650 
Batterie de 3,7V
Câble de Connexion 
Les câbles de connexion servent à créer rapidement des liaisons électriques sur des platines de prototypage sans avoir besoin de faire des soudures.
Étape 1 - Fabriquer les boîtes en bois
On découpe à la laser les morceaux des deux boîtes. Sur le dessus de chaque boîte, on grave le dessin du circuit et le nom de la porte : « Porte ET » sur l'une, « Porte OU » sur l'autre. Ce dessin gravé montre le chemin que va suivre le courant. On en profite pour percer les trous des deux interrupteurs et les trous des vis sur les côtés. Attention les trous doivent correspondre à la taille de vos interrupteurs et prennez en compte l'apisseur du bois.
Étape 2 - Mettre en place les interrupteurs et les vis
On glisse les deux interrupteurs dans leurs trous et on les fixe. Ensuite on visse les deux vis sur les côtés de la boîte : elles dépassent un peu vers l'extérieur, et c'est là qu'on viendra accrocher les fils de la pile et de la lampe avec les pinces crocodiles, comme des petites prises.
Étape 3 - Brancher la porte ET
Dans la boîte « Porte ET », on relie les deux interrupteurs l'un derrière l'autre, sur un seul chemin. En clair : on part de la première vis, on passe par la Clé 1, on continue jusqu'à la Clé 2, puis on rejoint la deuxième vis. On soude chaque liaison.
Du coup, le courant est obligé de passer d'abord par la Clé 1, puis par la Clé 2. S'il en manque une, le chemin est coupé et rien ne se passe.
Étape 4 - Brancher la porte OU
Dans la boîte « Porte OU », on fabrique cette fois deux chemins au lieu d'un. En partant de la première vis, le fil se sépare en deux : un côté passe par la Clé 1, l'autre côté passe par la Clé 2. Puis les deux chemins se rejoignent pour aller vers la deuxième vis. On soude le tout en suivant les deux boucles du dessin gravé.
Comme ça, le courant a le choix : il peut passer par la Clé 1 ou par la Clé 2.
Étape 5 - Brancher le testeur de materiaux
Avec les pinces crocodiles, on relie une vis de la boîte au + de la pile, et l'autre vis à la lampe (LED ou buzzer), elle-même reliée au – de la pile. Le plus simple, c'est de réutiliser le testeur de matériaux du premier atelier, qui a déjà sa pile et sa led.
Étape 6 - Tout essayer avec la porte ET
- Clé 1 éteinte + Clé 2 éteinte → la lampe reste éteinte
- Clé 1 allumée + Clé 2 éteinte → toujours éteinte
- Clé 1 éteinte + Clé 2 allumée → toujours éteinte
- Clé 1 allumée + Clé 2 allumée → la lampe s'allume enfin !
Étape 7 - Tout essayer avec la porte OU
- Clé 1 éteinte + Clé 2 éteinte → la lampe reste éteinte
- Clé 1 allumée + Clé 2 éteinte → la lampe s'allume
- Clé 1 éteinte + Clé 2 allumée → la lampe s'allume
- Clé 1 allumée + Clé 2 allumée → la lampe s'allume
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Avec la boîte ET, la led reste éteinte tant qu'il manque un des deux interrupteurs : il faut vraiment les deux en même temps pour qu'elle s'allume. Avec la boîte OU, la led s'allume dès qu'un seul interrupteur est allumé, et elle reste allumée si on allume aussi le deuxième. C'est ça qui est surprenant : c'est le même matériel, mais comme on l'a branché autrement, il ne suit plus la même règle.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
- Une soudure qui tient mal : si une liaison se décolle, le courant ne passe plus. On revérifie chaque point de soudure.
- Des fils qui se touchent : deux fils nus en contact peuvent créer un raccourci. Sur la porte ET, ça peut faire allumer la lampe « tout le temps », même quand un interrupteur est éteint.
- Les pinces crocodiles mal accrochées : il faut qu'elles serrent bien les vis.
- La LED à l'envers : patte longue côté +, sinon rien ne s'allume.
- Sur la porte OU : bien vérifier que les deux chemins se rejoignent avant la sortie.
Explications
Un interrupteur, c'est juste une coupure dans le fil qu'on peut refermer quand on veut. Tout dépend de la façon dont on place ces coupures sur le chemin du courant.
Quand on les met à la suite (la porte ET), les deux interrupteurs sont sur le même chemin, l'un derrière l'autre. Le courant doit franchir les deux. Si une seule coupure reste ouverte, tout le chemin est bloqué et la led reste éteinte. Il faut donc fermer la première ET la deuxième.
Quand on les met côte à côte (la porte OU), on a fabriqué deux chemins différents qui mènent au même endroit. Et le courant est malin : il lui suffit d'un seul chemin libre pour passer. Donc fermer n'importe lequel des deux interrupteurs ouvre déjà une route pour la lampe.
Plus d'explications
Ces deux façons de combiner des interrupteurs, on les appelle des « portes logiques ». Ce sont les toutes petites briques de base qu'on retrouve dans tous les appareils électroniques et dans les ordinateurs. La porte ET ne dit « oui » que si ses deux entrées sont actives ; la porte OU dit « oui » dès qu'au moins une est active. Si on remplaçait les doigts par des capteurs (un capteur de lumière, un bouton, un capteur de température…), on pourrait fabriquer des machines qui décident toutes seules, par exemple : « si la nuit tombe ET que quelqu'un passe, alors j'allume ».
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Faire la différence entre des interrupteurs branchés à la suite et des interrupteurs branchés côte à côte.
- Comprendre, en manipulant, la règle « ET » (il faut les deux) et la règle « OU » (un seul suffit).
- Réutiliser ce qu'on a appris dans les ateliers précédents : un circuit qui se ferme ou s'ouvre, le rôle de l'interrupteur.
- Découvrir l'idée de porte logique, la petite brique de base de l'électronique et des ordinateurs.
- Mettre la main à la pâte sur une vraie fabrication : découpe laser, montage, soudure.
Pistes pour animer l'expérience
Le truc qui marche le mieux : faire parier les enfants avant chaque essai (« alors, la lampe va s'allumer ou pas ? »). Avec les plus jeunes, on garde alors seulement la partie jeu (les étapes 6 et 7, environ une demi-heure). Et on peut faire le lien avec le tout premier atelier : si les interrupteurs ferment le circuit, c'est parce que le métal à l'intérieur laisse passer le courant, exactement ce que les enfants avaient découvert avec le testeur de matériaux.
Dernière modification 24/06/2026 par user:Nadialb.
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