Budowa robotów dla początkujących. Wydanie III - David Cook

Spis treści

O autorze (17)

Podziękowania (19)

Wprowadzenie (21)

Rozdział 1. Witaj, twórco robotów! (23)

• Cztery dziedziny (23)
• Anatomia amatorskiego robota (24)
• Układy sterujące (25)
• Zasilanie elektryczne (25)
• Czujniki (27)
• Napęd i interakcja z otoczeniem (28)
• Pozostałe elementy (29)
• Korpus (30)
• Proces budowy (31)
• Kawałek po kawałku (31)
• Tworzenie komponentów (31)
• Wyluzuj i baw się dobrze (32)
• Znajdź towarzyszy i pomoc (32)
• Dalej w las (33)

Rozdział 2. Gdzie zdobyć narzędzia i podzespoły (35)

• Zamów bezpłatne informacje (35)
• Odczytaj ukryte informacje (37)
• Zwróć uwagę na tabele (37)
• Licz części (37)
• Porównuj ceny (37)
• Oszczędzaj pieniądze (38)

Rozdział 3. Zasady bezpieczeństwa (41)

• Korzystaj z wieku i doświadczenia (41)
• Przestrzegaj instrukcji (41)
• Czytanie etykiet na środkach chemicznych (42)
• Noś okulary ochronne (42)
• Zawieszaj okulary albo kładź szkłem do góry (43)
• Używaj ubrań ochronnych (43)
• Zapewnij właściwą wentylację (43)
• Właściwie przechowuj materiały i narzędzia (44)
• Informuj o tym, co robisz i czego używasz (44)
• Umyj się przed jedzeniem (44)
• Unikaj groźnych substancji (44)
• Ołów (45)
• Rtęć (45)
• Kadm (46)
• Kupuj bezpieczne części z oznaczeniem RoHS (46)
• Porażenia (47)
• Prąd stały czy prąd przemienny (47)
• Używaj akumulatorków i firmowych ładowarek (47)
• Użycie bezpieczników automatycznych i wyłączników różnicowoprądowych (48)
• Zadbaj o uziemienie (49)
• Odłączaj zasilanie (49)
• Trzymaj się z daleka od niebezpiecznych robotów (50)
• Dobierz rozmiar silników (50)
• Dobierz oświetlenie (50)
• Bądź wypoczęty i zrównoważony (51)

Rozdział 4. Uniwersalny miernik cyfrowy (53)

• Niezbędne cechy (54)
• Powinien to być miernik cyfrowy (54)
• Ilość wyświetlanych cyfr (54)
• Pomiar napięcia stałego (55)
• Pomiar prądu stałego (55)
• Pomiar rezystancji (55)
• Końcówki lub wyprowadzenia testowe (55)
• Bezpiecznik lub zabezpieczenie przed przeciążeniem (55)
• Przydatne cechy (56)
• Pomiar pojemności (56)
• Badanie diod (56)
• Badanie ciągłości obwodu (56)
• Pomiar częstotliwości (56)
• Pomiar wypełnienia przebiegu (57)
• Automatyczny dobór zakresów (57)
• Automatyczne wyłączanie (58)
• Pomiar tranzystorów (58)
• Podwójny wyświetlacz (58)
• Pomiar wartości maksymalnej (58)
• Pomiar wartości minimalnej (59)
• Podstawka (59)
• Dodatkowe cechy (59)
• Pomiar indukcyjności (59)
• Interfejs komunikacyjny RS-232 lub USB (59)
• Funkcja oscyloskopu (60)
• Podświetlenie (60)
• Stoper (miernik) szerokości impulsu (60)
• Pomiar temperatury (60)
• Pomiar natężenia dźwięku (61)
• Licznik zdarzeń (61)
• Wskaźnik paskowy (61)
• Zatrzymanie wartości pomiaru (61)
• Podtrzymanie odczytu (61)
• Pomiar stanów logicznych (61)
• Pamięć pomiarów (62)
• Pomiar względny (62)
• Pomiar przesunięcia (62)
• Wykrywanie przekroczenia zadanego poziomu (62)
• Uchwyt lub gumowa osłona (62)
• Funkcje dotyczące prądu przemiennego (63)
• Pomiar napięcia przemiennego (63)
• Pomiar "True RMS" (prawdziwej wartości skutecznej) (63)
• Pomiar prądu przemiennego (63)
• Zdobądź zaciski haczykowe (63)
• Porównanie konkretnych mierników (64)
• Możliwości taniego miernika (64)
• Możliwości miernika ze średniej półki (66)
• Możliwości miernika klasy wyższej (67)
• Porównanie cen i możliwości (69)
• Inne mierniki (69)
• Nie pracuj bez miernika (69)

Rozdział 5. Wartości i jednostki (71)

• Wybór systemu metrycznego (71)
• Pozbywanie się potęg tysiąca (71)
• "M" i "m" (73)
• Alternatywa dla greckiego "mikro" (73)
• Skróty dla jednostek (74)
• Gdy brakuje miejsca (74)
• Określanie brakującej jednostki (75)
• Rozkodowanie trzech cyfr (76)
• Zamiana kolorów na wartości (76)
• Określenie wartości elementu przy użyciu miernika cyfrowego (78)
• Omówiłem podstawy (78)

Rozdział 6. Robot podążający wzdłuż linii (79)

• Budowa trasy (80)
• Powierzchnia trasy (80)
• Oświetlenie trasy (80)
• Linia wyznaczająca trasę (80)
• Zakręty i przecięcia linii (82)
• Budowa trasy - podsumowanie (83)
• Wybór rozmiaru robota (83)
• Przedstawiam "Kanapkę" (84)
• Anatomia "Kanapki" (84)
• Korpus "Kanapki" (89)
• Budowa (92)

Rozdział 7. Baterie i akumulatorki 9-woltowe (93)

• Pomiar napięcia baterii (94)
• Przygotowanie miernika do pomiaru napięcia (94)
• Interpretacja wyników pomiaru (95)
• Charakterystyka baterii i akumulatorków 9-woltowych (96)
• Zalecenia dla ogniw 9-woltowych (97)
• Polecane ogniwa (97)
• Niepolecane ogniwa (100)
• Marki i producenci ogniw (101)
• Użycie ogniw 9-woltowych w robotach (102)
• Montaż baterii (102)
• Idźmy z prądem (103)

Rozdział 8. Zaciski i końcówki pomiarowe (105)

• Krokodyle są dziś głodne (105)
• Zaciski haczykowe (106)
• Sprawdzanie przewodów pomiarowych (107)
• Ustawienie trybu pomiaru ciągłości obwodów (107)
• Test otwartego obwodu (108)
• Test zamkniętego obwodu (109)
• Test połączenia przewodem mostkującym z krokodylkami (109)
• Wykrywanie niepożądanych połączeń (110)
• Hydraulik z kabelkami (111)

Rozdział 9. Rezystory (113)

• Ograniczanie napięcia i prądu za pomocą rezystorów (113)
• Zdobądź zestaw rezystorów o różnych wartościach (114)
• Dlaczego ważny jest rozmiar i tolerancja (114)
• Wycinanki (115)
• Zaopatrz się w cążki do cięcia przewodów (115)
• Rezystancja i omy (116)
• Pomiar rezystancji (117)
• Interpretacja wartości rezystancji wyświetlanej przez miernik (117)
• Poznaj zakresy pomiarowe rezystancji (118)
• Sprawdzanie wartości rezystora on-line (119)
• Oznaczanie i przechowywanie (119)
• Zdobądź pojemniki na części (120)
• Powstrzymaj pokusę, aby kawałek przeskoczyć (120)

Rozdział 10. Diody świecące (LED) (121)

• Cechy diod świecących (121)
• Rozmiary diod świecących (121)
• Kształty diod świecących (123)
• Przejrzystość obudowy diody (124)
• Kąty widzenia (125)
• Kolory diod (125)
• Jasność diod świecących (126)
• Sprawność diod świecących (127)
• Spojrzenie z bliska na budowę diody (127)
• Rozróżnianie diod wielokolorowych (128)
• Diody dwukolorowe (129)
• Diody trójkolorowe lub trójstanowe (129)
• Diody pełnokolorowe (129)
• Sprawdzanie diod świecących (130)
• Przygotowanie miernika do badania diody (130)
• Interpretacja wyników badania diody świecącej (131)
• Diody w zestawach (132)
• Rozświetlamy drogę (133)

Rozdział 11. Włączamy zasilanie! (135)

• Poznajemy listę elementów (135)
• Sprawdzanie części przed montażem (135)
• Czytanie schematów elektrycznych (136)
• Budujemy obwód wskaźnika zasilania (137)
• Czy widzisz światło? (138)
• Kilka eksperymentów z obwodem wskaźnika zasilania (138)
• Zadania każdego z elementów (138)
• Pomiary obwodu wskaźnika zasilania (138)
• Pomiar napięcia w obwodzie (139)
• Pomiar prądu (142)
• Obliczanie żywotności baterii (143)
• Nie próbuj mierzyć napięcia z przewodem włożonym do gniazda do pomiaru prądu (146)
• Podsumowanie wiedzy o obwodach (147)

Rozdział 12. Budowa prototypów bez lutowania (149)

• Potrzeba czegoś lepszego (149)
• Płytki montażowe niewymagające lutowania (149)
• Połączenia w otworkach (150)
• Gniazda przyłączeniowe (154)
• Płytki stykowe wysoce pożądane (155)
• Przewody do pracy z płytkami stykowymi (156)
• Wybór przewodów mostkujących (157)
• Jak zrobić własne przewody mostkujące (159)
• Usuwanie izolacji z końcówek przewodu (159)
• Przycięcie przewodu do odpowiedniej długości (160)
• Zagięcie końcówek przewodu (161)
• Połączenia (163)

Rozdział 13. Przygotowanie płytki prototypowej do pracy (165)

• Rozważania na temat źródła zasilania (165)
• Zatrzaski do baterii 9 V (166)
• Podłączenie zasilania do gniazd przyłączeniowych (166)
• Wybór wyłącznika zasilania (167)
• Co oznacza SPDT? (168)
• Montaż wyłącznika zasilania na płytce prototypowej (169)
• Połączenie szyn zasilających (169)
• Dopasowanie końcówek pomiarowych miernika przy użyciu przewodu mostkującego (170)
• Podłączanie dolnej szyny zasilającej (171)
• Podział na środku (171)
• Montaż diodowego wskaźnika zasilania (171)
• Pomiar napięcia w wybranych punktach (172)
• Przycinanie wyprowadzeń (173)
• Cała prawda o wyłączniku zasilania robota (173)
• Gotowi na więcej? (174)

Rozdział 14. Rezystory zmienne (175)

• Potencjometry (175)
• Potencjometr dostrojczy (176)
• Obracanie pokrętła (177)
• Zakup trymerów (177)
• Pomiary potencjometru (177)
• Obwód z diodą świecącą o regulowanej jasności (179)
• Budowa obwodu z diodą świecącą o regulowanej jasności (180)
• Obwód równoważenia jasności diod (180)
• Budowa obwodu pozwalającego na zrównoważenie jasności diod (181)
• Fotorezystory na bazie siarczku kadmu (182)
• Wybór fotorezystorów (182)
• Doświadczenie z fotorezystorem (183)
• Obwód sterowany światłem (183)
• Zrównoważony układ odczytu jasności (184)
• Lista elementów (184)
• Czujniki w parach (184)
• Dobieranie fotorezystorów (185)
• Potencjometr do równoważenia rezystancji (186)
• Rezystor ograniczający prąd (186)
• Punkty testowe (186)
• Zamiana rezystancji na napięcie przy użyciu dzielnika napięcia (189)
• Budujemy zrównoważony układ odczytu jasności (189)
• Niemożność zbalansowania układu odczytu jasności (190)

Rozdział 15. Komparatory (191)

• Komparator napięciowy (191)
• Analiza układu LM393 (192)
• Zakup komparatorów (194)
• Obwód porównywania jasności z komparatorem (195)
• Porównanie schematu elektrycznego z diagramem połączeń (195)
• Oznaczenia elementów (196)
• Rysowanie połączonych i niepołączonych przewodów (196)
• Zasada działania obwodu porównywania jasności z komparatorem (196)
• Lista elementów obwodu porównywania jasności z komparatorem (197)
• Budowa obwodu porównywania jasności opartego na komparatorze (197)
• Dodajemy reflektory (200)
• Działanie obwodu reflektorów z dwiema diodami LED (200)
• Budowa obwodu reflektorów (202)
• Powtarzamy sztuczkę z połączeniem kilku diod (202)
• Doceniamy prostotę (203)

Rozdział 16. Przełączniki tranzystorowe (205)

• Czym jest "plus" i "minus" zasilania (206)
• Poznajemy tranzystor 2907A (206)
• Badanie miernikiem tranzystora bipolarnego (207)
• Badanie miernikiem wyposażonym w gniazdo pomiaru tranzystorów (208)
• Badanie tranzystora, gdy nie posiadasz noty katalogowej (210)
• Badanie tranzystora miernikiem wyposażonym jedynie w tryb badania diod (211)
• Obwody pomiarowe dla tranzystorów bipolarnych (212)
• Schemat obwodu do badania tranzystorów PNP (212)
• Budowa obwodu do badania tranzystorów PNP (213)
• Schemat obwodu do badania tranzystorów NPN (214)
• Budowa obwodu do badania tranzystorów NPN (215)
• Obwód porównywania jasności z tranzystorami (216)
• Obliczanie wartości rezystorów ograniczających (216)
• Budowa obwodu porównywania jasności z komparatorem i tranzystorami (218)
• Podsumowanie informacji o tranzystorach PNP i NPN (218)

Rozdział 17. Silniki prądu stałego (219)

• Zasada działania silnika prądu stałego (219)
• Rzut oka do wnętrza komutatorowego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi i żelaznym rdzeniem (220)
• Zaglądamy do wnętrza silnika bezszczotkowego (223)
• Budowa silnika komutatorowego z magnesem trwałym, ale bez rdzenia (225)
• Prosty obwód z silnikiem prądu stałego (226)
• Wybór silnika (226)
• Wybór baterii (227)
• Budowa prostego obwodu z silnikiem prądu stałego (227)
• Podstawowe parametry silników prądu stałego (228)
• Prędkość obrotowa silników prądu stałego (229)
• Moment obrotowy silników (231)
• Charakterystyka napięciowa silnika prądu stałego (234)
• Charakterystyka prądowa silnika prądu stałego (235)
• Sprawność silnika prądu stałego (238)
• Głośność silnika (239)
• Zakłócenia (szumy) elektryczne wnoszone przez silnik prądu stałego (239)
• Ciężar silników elektrycznych (240)
• Wymiary silników (240)
• Podsumowanie właściwości silników prądu stałego (241)
• Silniki z przekładnią (241)
• Budowa silnika z przekładnią zębatą (242)
• Współczynnik przełożenia przekładni (243)
• Niedoskonałość zamiany prędkości na moment obrotowy (245)
• Wady stosowania przekładni (245)
• Porównanie przekładni planetarnych i zębatych (246)
• Dobór silnika z przekładnią (247)
• Co dalej? (247)

Rozdział 18. Dodajemy silniki z przekładnią (249)

• Wybór silnika z przekładnią (249)
• Zakup silników z przekładnią (250)
• Badamy silnik z przekładnią (251)
• Dodajemy silniki do naszego obwodu porównywania jasności z komparatorem (253)
• Poznajemy diodę (254)
• Dołączenie silników do obwodu porównywania jasności (255)
• Zakończyliśmy część elektroniczną (257)

Rozdział 19. Koła (259)

• Budowa koła (259)
• Cechy kół robota (260)
• Wypełnienie powietrzem (260)
• Kształty opon (261)
• Szerokość opon (261)
• Średnica opony (263)
• Wybieramy koła dla robota (265)
• Wybór kół dla "Kanapki" (266)
• Określenie minimalnej i maksymalnej średnicy kół (266)
• Określanie maksymalnej średnicy w zależności od prędkości (268)
• Mój wybór kół dla robota "Kanapki" (268)
• Wybór innych kół dla "Kanapki" (270)
• Czyszczenie opon (272)
• Na kołach do przodu (273)

Rozdział 20. Łączniki (275)

• Inne rozwiązania (275)
• Ręczne wykonanie łączników (276)
• Drukowanie łączników za pomocą drukarki 3D (276)
• Rurki (276)
• Wybór materiału na rurkę (276)
• Zakup rurek o odpowiednich rozmiarach (277)
• Mierzenie i cięcie rurek (279)
• Określanie i oznaczanie długości rurek (279)
• Cięcie rurek (279)
• Szlifowanie uciętej krawędzi (282)
• Testowanie uciętych kawałków (282)
• Osie krzyżakowe LEGO (283)
• Wybór osi o odpowiedniej długości (283)
• Zakup osi krzyżakowych z klocków LEGO (284)
• Klejenie części łącznika (284)
• Rozklejanie się elementów (284)
• Montaż wkrętu dociskowego (286)
• Oznaczanie miejsca do wywiercenia otworu na wkręt dociskowy (286)
• Stojak do wiertarki (286)
• Wiercenie otworu na wkręt dociskowy (288)
• Gwintowanie otworu (288)
• Wkładanie wkrętu dociskowego (289)
• Wspaniały łącznik (289)

Rozdział 21. Sprzęt do lutowania (291)

• Drut do lutowania (292)
• Topnik (293)
• Lutownica (293)
• Podstawka pod lutownicę (295)
• Gąbka (295)
• Uchwyt pomocniczy (296)
• Odsysacze do cyny (297)
• Lutowanie krok po kroku (298)
• Do biegu gotowi: lutujemy (298)

Rozdział 22. Lutowanie i łączenie (299)

• Montaż silników i przełączników (299)
• Montaż silników (300)
• Montaż przełącznika trybu śledzenia linii (311)
• Obwód diodowego oświetlenia "komory silników" (315)
• Kończenie pracy (317)
• Lutowanie (318)

Rozdział 23. Finalny montaż elementów na płytce (319)

• Układ śledzenia linii (319)
• Optymalizacja wydajności działania robota (321)
• Lutowanie punktowe a lutowanie na płytce drukowanej (322)
• Lutowanie punktowe układu śledzenia linii (324)
• Testowanie układu robota (330)
• Uwaga na niską rezystancję (330)
• Nieprzylutowane wyprowadzenia (331)
• Sprawdź wszystkie wyprowadzenia podłączone bezpośrednio do dodatniego źródła napięcia (331)
• Pomiar rezystancji całego obwodu (331)
• Pomiar spadku napięcia (333)
• Podgrzewanie spoin z lutowia (333)
• Wstrzymaj oddech (334)

Rozdział 24. Korpus, czyli obudowa (335)

• Wybór obudowy (335)
• Bujanie w obłokach, czyli wymyślanie obudowy idealnej (335)
• Sprowadzenie na ziemię, czyli szukanie dostępnych części (335)
• Projektowanie własnej obudowy (336)
• Drukowanie w trójwymiarze (338)
• Korzystanie z gotowych produktów (338)
• Obudowa z pojemnika na kanapki (339)
• Wycinanie otworów na silniki (339)
• Montowanie silników (342)
• Montaż rurki podtrzymującej silniki (344)
• Montaż silników i rurki (348)
• Montaż przełączników i oprawki baterii (348)
• Montaż płytki układu (350)
• Wiercenie otworów na potencjometry (354)
• Wycinanie okna w wieczku pojemnika (354)
• Czynności końcowe (355)
• Zwarty i gotowy (355)

Rozdział 25. Uruchamianie robota (357)

• Poprawki i dostrajanie (357)
• Oględziny (357)
• Próbne uruchomienie - jazda po prostej linii (361)
• Rozwiązywanie typowych problemów (361)
• Czy on jedzie prosto? (365)
• Dziewicza podróż (367)
• Rozwiązywanie problemów ze sterowaniem (367)
• Możliwości udoskonalania (368)
• Zabezpieczenie przed niepoprawnym podłączeniem baterii (368)
• Zapobieganie przepięciom przy użyciu kondensatorów (369)
• Poprawianie podążania za linią (370)
• Podsumowanie (372)

Rozdział 26. Prostsza, mniejsza i tańsza "Kanapka" (373)

• Modyfikacja modułu czujników (373)
• Zmniejszanie rezystancji czujnika światła (373)
• Jazda po linii prostej (375)
• Modyfikacja czy tworzenie od podstaw? (375)
• Redukcja kosztów i zwiększenie możliwości (375)
• Mniejsze obudowy (378)
• Zwiększanie funkcjonalności (380)
• Redukcja kosztów (381)
• Ciągłe zmiany (383)

Rozdział 27. Dalszy rozwój (385)

• Części do robotów (385)
• Układy logiczne (385)
• Mikrokontrolery (386)
• Stabilizatory napięcia (387)
• Kondensatory (389)
• Wykorzystanie energii słonecznej (390)
• Drabinki rezystorów (391)
• Przyciski (392)
• Przełączniki DIP (392)
• Zworki (393)
• Czujnik nachylenia (394)
• Czujniki temperatury (394)
• Czujniki dotyku (395)
• Wykrywanie przedmiotów i zdalne sterowanie za pomocą podczerwieni (395)
• Czujnik odległości i przedmiotów (396)
• Oscylatory i rezonatory kwarcowe (397)
• Dźwięk (397)
• Przekaźniki (398)
• Koła zębate (399)
• Serwomechanizmy (400)
• Kodery, czyli mierzenie prędkości obrotowej kół (400)
• Wyświetlacze (401)
• Bezprzewodowe sterowanie i przesyłanie danych (402)
• Codzienne wyzwania (402)
• Robot do podlewania kwiatów (402)
• Wózek na kompost (403)
• Robot śmieciarz (403)
• Robot do mycia okien (403)
• Dachowy dozorca (403)
• Miniaturowy pług do odśnieżania (403)
• Pogromca ślimaków (404)
• Robot listonosz (404)
• Zawody (404)
• Robocomp (404)
• Cybairbot (404)
• Robotic Arena (404)
• PozRobot (405)
• Cały świat możliwości (405)

Dodatek A (407)

• Magiczne prawo Ohma (407)
• Prawo Ohma pomaga dobierać rezystory ograniczające (408)
• Pomoc w określeniu natężenia prądu na podstawie napięcia (408)
• Klucz do prawa Ohma (409)
• Dalsze skutki prawa Ohma (409)
• Rzeczy, które niechcący popsułem, pracując nad tą książką (410)
• W którą stronę podłączyłem baterię 9 V? (410)
• Stopione przełączniki (410)
• Strzelające bezpieczniki w mierniku (411)
• Niech mnie, znowu! (412)
• Właściwe nazewnictwo napięć (412)
• Masa zamiast "minusa" zasilania (413)
• V z podwójnymi literami (413)

Dodatek B (415)

• Rozpoczynamy pracę z drukarką 3D (415)
• Niezbyt daleki skok (416)
• Szybkie nanoszenie poprawek (417)
• Drukowanie złącza silnika (417)
• Projektowanie komponentu (417)
• Przygotowania do druku (420)
• Drukowanie w trójwymiarze (421)
• Kończenie pracy nad złączem (421)
• Drukowanie kół (422)
• Tworzenie bieżnika (423)
• Kompromis - połączenie dwóch projektów (424)
• Projektowanie obudowy robota (425)
• Pokrywa (426)
• Zrób to sam (427)

Skorowidz (429)