Elektronika z wykorzystaniem Arduino i Raspberry Pi. Receptury. Simon Monk

Spis treści

Przedmowa (11)

1. Teoria (17)

• 1.0. Wprowadzenie (17)
• 1.1. Prąd (17)
• 1.2. Napięcie (18)
• 1.3. Wyliczanie napięcia, prądu i oporu (19)
• 1.4. Wyliczanie prądu płynącego w danym punkcie układu (21)
• 1.5. Wyliczanie napięć panujących w układzie (22)
• 1.6. Moc (23)
• 1.7. Prąd przemienny (24)

2. Rezystory (27)

• 2.0. Wprowadzenie (27)
• 2.1. Odczytywanie oznaczeń rezystorów (27)
• 2.2. Standardowe wartości rezystorów (29)
• 2.3. Wybieranie rezystora nastawnego (30)
• 2.4. Szeregowe łączenie rezystorów (32)
• 2.5. Równoległe łączenie rezystorów (33)
• 2.6. Obniżanie napięcia do mierzalnego poziomu (34)
• 2.7. Wybierz rezystor, który się nie spali (36)
• 2.8. Pomiar natężenia światła (37)
• 2.9. Pomiar temperatury (38)
• 2.10. Dobieranie odpowiednich przewodów (39)

3. Kondensatory i cewki (43)

• 3.0. Wprowadzenie (43)
• 3.1. Tymczasowe przechowywanie energii w układach (43)
• 3.2. Rodzaje kondensatorów (47)
• 3.3. Odczytywanie zapisów z obudowy kondensatora (49)
• 3.4. Równoległe łączenie kondensatorów (50)
• 3.5. Szeregowe łączenie kondensatorów (51)
• 3.6. Przechowywanie ogromnych ilości energii (51)
• 3.7. Obliczanie ilości energii zgromadzonej w kondensatorze (52)
• 3.8. Zmienianie i ograniczanie przepływu prądu (53)
• 3.9. Zmiana napięcia w prądzie przemiennym (54)

4. Diody (57)

• 4.0. Wprowadzenie (57)
• 4.1. Blokowanie przepływu prądu w jednym z kierunków (57)
• 4.2. Rodzaje diod (59)
• 4.3. Użycie diody do ograniczania napięcia stałego (61)
• 4.4. Niech stanie się światło (63)
• 4.5. Wykrywanie światła (64)

5. Tranzystory i układy scalone (67)

• 5.0. Wprowadzenie (67)
• 5.1. Przełączanie dużych prądów za pomocą małych (68)
• 5.2. Przełączanie prądu za pomocą minimalnego prądu sterującego (71)
• 5.3. Efektywne przełączanie dużych prądów (72)
• 5.4. Przełączanie bardzo wysokich napięć (75)
• 5.5. Dobór właściwego tranzystora (76)
• 5.6. Przełączanie prądu przemiennego (78)
• 5.7. Wykrywanie światła za pomocą tranzystora (80)
• 5.8. Izolowanie sygnałów w eliminacji szumów lub zabezpieczeniu układu (81)
• 5.9. Układy scalone (82)

6. Przełączniki i przekaźniki (85)

• 6.0. Wprowadzenie (85)
• 6.1. Mechaniczne przełączniki (85)
• 6.2. Rodzaje przełączników (86)
• 6.3. Przełączanie za pomocą magnetyzmu (89)
• 6.4. Przekaźniki (90)

7. Zasilacze (93)

• 7.0 Wprowadzenie (93)
• 7.1. Zmiana napięcia przemiennego na napięcie przemienne (94)
• 7.2. Zmiana napięcia przemiennego w stałe (metoda szybka) (95)
• 7.3. Zmiana napięcia przemiennego w stałe z mniejszymi pulsacjami (97)
• 7.4. Zmiana napięcia przemiennego w stabilizowane napięcie stałe (99)
• 7.5. Zmiana napięcia przemiennego w regulowane napięcie stałe (101)
• 7.6. Stabilizacja napięcia z baterii (102)
• 7.7. Budowa zasilacza stałoprądowego (103)
• 7.8. Efektywna stabilizacja napięcia stałego (104)
• 7.9. Zmiana niskiego napięcia stałego w wyższe (105)
• 7.10. Zmiana napięcia stałego na przemienne (106)
• 7.11. Zasilanie projektu napięciem 110 lub 220 V (109)
• 7.12. Zwiększanie wartości napięcia (110)
• 7.13. Zasilanie wysokim napięciem o wartości 450 V (112)
• 7.14. Zasilacz o jeszcze wyższym napięciu (> 1 kV) (114)
• 7.15. Zasilacz bardzo, bardzo wysokiego napięcia (cewka Tesli) (115)
• 7.16. Bezpiecznik (118)
• 7.17. Zabezpieczenie przed zamianą polaryzacji (119)

8. Baterie (123)

• 8.0. Wprowadzenie (123)
• 8.1. Szacowanie wytrzymałości baterii (123)
• 8.2. Dobór baterii jednorazowych (125)
• 8.3. Dobór akumulatora (126)
• 8.4. Ładowanie podtrzymujące (127)
• 8.5. Automatyczne awaryjne zasilanie bateryjne (129)
• 8.6. Ładowanie akumulatorów LiPo (130)
• 8.7. Pobierz resztki energii za pomocą układu joule thief (132)

9. Energia słoneczna (135)

• 9.0. Wprowadzenie (135)
• 9.1. Zasilanie projektów energią słoneczną (135)
• 9.2. Wybór panelu słonecznego (138)
• 9.3. Pomiar rzeczywistej mocy wyjściowej panelu słonecznego (140)
• 9.4. Zasilanie Arduino energią słoneczną (142)
• 9.5. Zasilanie Raspberry Pi energią słoneczną (143)

10. Arduino i Raspberry Pi (145)

• 10.0. Wprowadzenie (145)
• 10.1. Wprowadzenie do Arduino (145)
• 10.2. Pobieranie i używanie szkiców Arduino z tej książki (148)
• 10.3. Wprowadzenie do Raspberry Pi (149)
• 10.4. Pobieranie i uruchamianie programów z tej książki w Pythonie (151)
• 10.5. Uruchamianie programu na Raspberry Pi w momencie rozruchu urządzenia (152)
• 10.6. Co zamiast Arduino i Raspberry Pi? (152)
• 10.7. Włączanie i wyłączanie komponentów (154)
• 10.8. Sterowanie cyfrowym wyjściem za pomocą Arduino (158)
• 10.9. Sterowanie cyfrowym wyjściem za pomocą Raspberry Pi (159)
• 10.10. Podłączanie Arduino do wejść cyfrowych (np. przełączników) (160)
• 10.11. Podłączanie Raspberry Pi do wejść cyfrowych takich jak przełączniki (163)
• 10.12. Wczytywanie wejść analogowych w Arduino (164)
• 10.13. Generowanie analogowego sygnału wyjściowego w Arduino (165)
• 10.14. Generowanie wyjściowego sygnału analogowego w Raspberry Pi (169)
• 10.15. Podłączanie Raspberry Pi do urządzeń I2C (170)
• 10.16. Podłączanie Raspberry Pi do urządzeń SPI (173)
• 10.17. Konwersja poziomu napięcia (173)

11. Przełączanie (177)

• 11.0. Wprowadzenie (177)
• 11.1. Przełączanie, gdy używana jest większa moc, niż Raspberry Pi lub Arduino potrafią obsłużyć (177)
• 11.2. Przełączanie mocy po stronie wysokonapięciowej (179)
• 11.3. Przełączanie z użyciem znacznie wyższej mocy (181)
• 11.4. Przełączanie z użyciem znacznie wyższej mocy po stronie wysokonapięciowej (183)
• 11.5. Wybieranie między tranzystorem bipolarnym a MOSFET-em (184)
• 11.6. Przełączanie z użyciem Arduino (185)
• 11.7. Przełączanie przy użyciu Raspberry Pi (189)
• 11.8. Przełączanie dwukierunkowe (190)
• 11.9. Sterowanie przekaźnikiem za pomocą pinu GPIO (192)
• 11.10. Sterowanie przekaźnikiem statycznym za pomocą pinu GPIO (194)
• 11.11. Podłączanie wyjść typu otwarty kolektor (195)

12. Czujniki (197)

• 12.0. Wprowadzenie (197)
• 12.1. Podłączanie przełącznika do Arduino lub Raspberry Pi (197)
• 12.2. Wyczuwanie pozycji pokrętła (202)
• 12.3. Pobieranie wejściowych sygnałów analogowych z czujników rezystancyjnych (206)
• 12.4. Dodawanie wejść analogowych do Raspberry Pi (208)
• 12.5. Podłączanie czujników rezystancyjnych do Raspberry Pi bez przetwornika analogowo-cyfrowego (209)
• 12.6. Pomiar intensywności światła (211)
• 12.7. Pomiar temperatury w Arduino lub Raspberry Pi (211)
• 12.8. Pomiar temperatury w Raspberry Pi bez przetwornika analogowo-cyfrowego (214)
• 12.9. Pomiar położenia obrotowego za pomocą potencjometru (215)
• 12.10. Pomiar temperatury za pomocą analogowego układu scalonego (216)
• 12.11. Pomiar temperatury za pomocą cyfrowego układu scalonego (219)
• 12.12. Pomiar wilgotności (222)
• 12.13. Pomiar odległości (224)

13. Silniki (227)

• 13.0. Wprowadzenie (227)
• 13.1. Włączanie i wyłączanie silnika prądu stałego (227)
• 13.2. Pomiar szybkości silnika prądu stałego (229)
• 13.3. Sterowanie kierunkiem silnika prądu stałego (231)
• 13.4. Precyzyjne ustawianie położenia silników (235)
• 13.5. Przesuwanie silnika o precyzyjnie określoną liczbę kroków (239)
• 13.6. Wybieranie prostszego silnika krokowego (244)

14. Diody LED i wyświetlacze (249)

• 14.0. Wprowadzenie (249)
• 14.1. Podłączanie standardowych diod LED (249)
• 14.2. Zasilanie diod LED dużej mocy (251)
• 14.3. Zasilanie wielu diod LED (254)
• 14.4. Jednoczesne przełączanie wielu diod LED (255)
• 14.5. Multipleksowanie sygnału do siedmiosegmentowych wyświetlaczy (256)
• 14.6. Sterowanie wieloma diodami LED (259)
• 14.7. Zmienianie kolorów diod LED RGB (263)
• 14.8. Podłączanie adresowalnych taśm LED (267)
• 14.9. Używanie siedmiosegmentowego wyświetlacza LED z interfejsem I2C (270)
• 14.10. Wyświetlanie grafiki lub tekstu na wyświetlaczach OLED (273)
• 14.11. Wyświetlanie tekstu na alfanumerycznych wyświetlaczach LCD (275)

15. Cyfrowe układy scalone (279)

• 15.0. Wprowadzenie (279)
• 15.1. Zabezpieczanie układów scalonych przed szumem elektrycznym (279)
• 15.2. Poznaj rodzinę używanych układów logicznych (281)
• 15.3. Sterowanie wyjściami o liczbie większej niż liczba pinów GPIO (282)
• 15.4. Tworzenie cyfrowego przełącznika (286)
• 15.5. Zmniejszanie częstotliwości sygnału (287)
• 15.6. Podłączanie liczników dziesiętnych (288)

16. Rozwiązania analogowe (291)

• 16.0. Wprowadzenie (291)
• 16.1. Odfiltrowywanie wysokich częstotliwości w szybki i uproszczony sposób (291)
• 16.2. Budowanie oscylatora (294)
• 16.3. Sekwencyjne zapalanie diod LED (295)
• 16.4. Unikanie spadków napięcia między wejściem a wyjściem (296)
• 16.5. Budowanie taniego oscylatora (298)
• 16.6. Budowanie oscylatora o zmiennym cyklu roboczym (300)
• 16.7. Budowanie generatora impulsów (302)
• 16.8. Sterowanie szybkością silnika (303)
• 16.9. Stosowanie modulacji PWM do sygnału analogowego (305)
• 16.10. Budowanie oscylatora sterowanego napięciem (306)
• 16.11. Pomiary decybeli (308)

17. Wzmacniacze operacyjne (311)

• 17.0. Wprowadzenie (311)
• 17.1. Wybór wzmacniacza operacyjnego (312)
• 17.2. Zasilanie wzmacniacza operacyjnego (zasilanie symetryczne) (314)
• 17.3. Zasilanie wzmacniacza operacyjnego (jedno źródło zasilania) (315)
• 17.4. Budowanie wzmacniacza odwracającego (316)
• 17.5. Budowanie wzmacniacza nieodwracającego (318)
• 17.6. Buforowanie sygnału (320)
• 17.7. Zmniejszanie amplitudy wysokich częstotliwości (321)
• 17.8. Odfiltrowywanie niskich częstotliwości (324)
• 17.9. Odfiltrowywanie wysokich i niskich częstotliwości (326)
• 17.10. Porównywanie napięć (328)

18. Dźwięk (331)

• 18.0. Wprowadzenie (331)
• 18.1. Generowanie dźwięku w Arduino (332)
• 18.2. Odtwarzanie dźwięku za pomocą Raspberry Pi (334)
• 18.3. Stosowanie w projekcie mikrofonu elektretowego (335)
• 18.4. Budowanie wzmacniacza mocy 1 W (339)
• 18.5. Budowanie wzmacniacza mocy 10 W (340)

19. Częstotliwości radiowe (345)

• 19.0. Wprowadzenie (345)
• 19.1. Budowanie nadajnika FM (349)
• 19.2. Tworzenie programowego nadajnika FM z użyciem Raspberry Pi (351)
• 19.3. Budowanie odbiornika FM sterowanego za pomocą Arduino (352)
• 19.4. Przesyłanie danych cyfrowych drogą radiową (354)

20. Konstruowanie obwodów (359)

• 20.0. Wprowadzenie (359)
• 20.1. Tworzenie obwodów tymczasowych (359)
• 20.2. Tworzenie trwałych układów (366)
• 20.3. Projektowanie własnej płytki drukowanej (369)
• 20.4. Lutowanie komponentów do montażu przewlekanego (372)
• 20.5. Lutowanie komponentów do montażu powierzchniowego (373)
• 20.6. Rozlutowywanie komponentów (378)
• 20.7. Dodawanie radiatorów (380)

21. Narzędzia (383)

• 21.0. Wprowadzenie (383)
• 21.1. Korzystanie z zasilacza laboratoryjnego (383)
• 21.2. Pomiar napięcia DC (384)
• 21.3. Pomiar napięcia AC (386)
• 21.4. Pomiar natężenia prądu (387)
• 21.5. Pomiar ciągłości (388)
• 21.6. Pomiar rezystancji, kapacytancji lub induktancji (389)
• 21.7. Rozładowywanie kondensatorów (390)
• 21.8. Pomiar wysokiego napięcia (391)
• 21.9. Stosowanie oscyloskopu (394)
• 21.10. Używanie generatora sygnału (395)
• 21.11. Symulacje (397)
• 21.12. Bezpieczna praca z wysokim napięciem (400)

A. Części i dostawcy (401)

B. Piny Arduino (411)

C. Piny Raspberry Pi (413)

D. Jednostki i przedrostki (415)

Skorowidz (417)