Elektronika z wykorzystaniem Arduino i Raspberry Pi : receptury / Simon Monk. Gliwice, copyright Spis treści. Przedmowa 11

Transkrypt

1 Elektronika z wykorzystaniem Arduino i Raspberry Pi : receptury / Simon Monk. Gliwice, copyright 2018 Spis treści Przedmowa Teoria Wprowadzenie Prąd Napięcie Wyliczanie napięcia, prądu i oporu Wyliczanie prądu płynącego w danym punkcie układu Wyliczanie napięć panujących w układzie Moc Prąd przemienny Rezystory Wprowadzenie Odczytywanie oznaczeń rezystorów Standardowe wartości rezystorów Wybieranie rezystora nastawnego Szeregowe łączenie rezystorów Równoległe łączenie rezystorów Obniżanie napięcia do mierzalnego poziomu Wybierz rezystor, który się nie spali Pomiar natężenia światła Pomiar temperatury Dobieranie odpowiednich przewodów Kondensatory i cewki Wprowadzenie Tymczasowe przechowywanie energii w układach Rodzaje kondensatorów Odczytywanie zapisów z obudowy kondensatora Równoległe łączenie kondensatorów Szeregowe łączenie kondensatorów Przechowywanie ogromnych ilości energii Obliczanie ilości energii zgromadzonej w kondensatorze Zmienianie i ograniczanie przepływu prądu Zmiana napięcia w prądzie przemiennym Diody Wprowadzenie Blokowanie przepływu prądu w jednym z kierunków 57

2 4.2. Rodzaje diod Użycie diody do ograniczania napięcia stałego Niech stanie się światło Wykrywanie światła Tranzystory i układy scalone Wprowadzenie Przełączanie dużych prądów za pomocą małych Przełączanie prądu za pomocą minimalnego prądu sterującego Efektywne przełączanie dużych prądów Przełączanie bardzo wysokich napięć Dobór właściwego tranzystora Przełączanie prądu przemiennego Wykrywanie światła za pomocą tranzystora Izolowanie sygnałów w eliminacji szumów lub zabezpieczeniu układu Układy scalone Przełączniki i przekaźniki Wprowadzenie Mechaniczne przełączniki Rodzaje przełączników Przełączanie za pomocą magnetyzmu Przekaźniki Zasilacze Wprowadzenie Zmiana napięcia przemiennego na napięcie przemienne Zmiana napięcia przemiennego w stałe (metoda szybka) Zmiana napięcia przemiennego w stałe z mniejszymi pulsacjami Zmiana napięcia przemiennego w stabilizowane napięcie stałe Zmiana napięcia przemiennego w regulowane napięcie stałe Stabilizacja napięcia z baterii Budowa zasilacza stałoprądowego Efektywna stabilizacja napięcia stałego Zmiana niskiego napięcia stałego w wyższe Zmiana napięcia stałego na przemienne Zasilanie projektu napięciem 110 lub 220 V Zwiększanie wartości napięcia Zasilanie wysokim napięciem o wartości 450 V Zasilacz o jeszcze wyższym napięciu (> 1 kv) Zasilacz bardzo, bardzo wysokiego napięcia (cewka Tesli) Bezpiecznik Zabezpieczenie przed zamianą polaryzacji Baterie Wprowadzenie 123

3 8.1. Szacowanie wytrzymałości baterii Dobór baterii jednorazowych Dobór akumulatora Ładowanie podtrzymujące Automatyczne awaryjne zasilanie bateryjne Ładowanie akumulatorów LiPo Pobierz resztki energii za pomocą układu joule thief Energia słoneczna Wprowadzenie Zasilanie projektów energią słoneczną Wybór panelu słonecznego Pomiar rzeczywistej mocy wyjściowej panelu słonecznego Zasilanie Arduino energią słoneczną Zasilanie Raspberry Pi energią słoneczną Arduino i Raspberry Pi Wprowadzenie Wprowadzenie do Arduino Pobieranie i używanie szkiców Arduino z tej książki Wprowadzenie do Raspberry Pi Pobieranie i uruchamianie programów z tej książki w Pythonie Uruchamianie programu na Raspberry Pi w momencie rozruchu urządzenia Co zamiast Arduino i Raspberry Pi? Włączanie i wyłączanie komponentów Sterowanie cyfrowym wyjściem za pomocą Arduino Sterowanie cyfrowym wyjściem za pomocą Raspberry Pi Podłączanie Arduino do wejść cyfrowych (np. przełączników) Podłączanie Raspberry Pi do wejść cyfrowych takich jak przełączniki Wczytywanie wejść analogowych w Arduino Generowanie analogowego sygnału wyjściowego w Arduino Generowanie wyjściowego sygnału analogowego w Raspberry Pi Podłączanie Raspberry Pi do urządzeń I2C Podłączanie Raspberry Pi do urządzeń SPI Konwersja poziomu napięcia Przełączanie Wprowadzenie Przełączanie, gdy używana jest większa moc, niż Raspberry Pi lub Arduino potrafią obsłużyć Przełączanie mocy po stronie wysokonapięciowej Przełączanie z użyciem znacznie wyższej mocy Przełączanie z użyciem znacznie wyższej mocy po stronie wysokonapięciowej Wybieranie między tranzystorem bipolarnym a MOSFET-em 184

4 11.6. Przełączanie z użyciem Arduino Przełączanie przy użyciu Raspberry Pi Przełączanie dwukierunkowe Sterowanie przekaźnikiem za pomocą pinu GPIO Sterowanie przekaźnikiem statycznym za pomocą pinu GPIO Podłączanie wyjść typu otwarty kolektor Czujniki Wprowadzenie Podłączanie przełącznika do Arduino lub Raspberry Pi Wyczuwanie pozycji pokrętła Pobieranie wejściowych sygnałów analogowych z czujników rezystancyjnych Dodawanie wejść analogowych do Raspberry Pi Podłączanie czujników rezystancyjnych do Raspberry Pi bez przetwornika analogowo-cyfrowego Pomiar intensywności światła Pomiar temperatury w Arduino lub Raspberry Pi Pomiar temperatury w Raspberry Pi bez przetwornika analogowocyfrowego Pomiar położenia obrotowego za pomocą potencjometru Pomiar temperatury za pomocą analogowego układu scalonego Pomiar temperatury za pomocą cyfrowego układu scalonego Pomiar wilgotności Pomiar odległości Silniki Wprowadzenie Włączanie i wyłączanie silnika prądu stałego Pomiar szybkości silnika prądu stałego Sterowanie kierunkiem silnika prądu stałego Precyzyjne ustawianie położenia silników Przesuwanie silnika o precyzyjnie określoną liczbę kroków Wybieranie prostszego silnika krokowego Diody LED i wyświetlacze Wprowadzenie Podłączanie standardowych diod LED Zasilanie diod LED dużej mocy Zasilanie wielu diod LED Jednoczesne przełączanie wielu diod LED Multipleksowanie sygnału do siedmiosegmentowych wyświetlaczy Sterowanie wieloma diodami LED Zmienianie kolorów diod LED RGB Podłączanie adresowalnych taśm LED Używanie siedmiosegmentowego wyświetlacza LED

5 z interfejsem I2C Wyświetlanie grafiki lub tekstu na wyświetlaczach OLED Wyświetlanie tekstu na alfanumerycznych wyświetlaczach LCD Cyfrowe układy scalone Wprowadzenie Zabezpieczanie układów scalonych przed szumem elektrycznym Poznaj rodzinę używanych układów logicznych Sterowanie wyjściami o liczbie większej niż liczba pinów GPIO Tworzenie cyfrowego przełącznika Zmniejszanie częstotliwości sygnału Podłączanie liczników dziesiętnych Rozwiązania analogowe Wprowadzenie Odfiltrowywanie wysokich częstotliwości w szybki i uproszczony sposób Budowanie oscylatora Sekwencyjne zapalanie diod LED Unikanie spadków napięcia między wejściem a wyjściem Budowanie taniego oscylatora Budowanie oscylatora o zmiennym cyklu roboczym Budowanie generatora impulsów Sterowanie szybkością silnika Stosowanie modulacji PWM do sygnału analogowego Budowanie oscylatora sterowanego napięciem Pomiary decybeli Wzmacniacze operacyjne Wprowadzenie Wybór wzmacniacza operacyjnego Zasilanie wzmacniacza operacyjnego (zasilanie symetryczne) Zasilanie wzmacniacza operacyjnego (jedno źródło zasilania) Budowanie wzmacniacza odwracającego Budowanie wzmacniacza nieodwracającego Buforowanie sygnału Zmniejszanie amplitudy wysokich częstotliwości Odfiltrowywanie niskich częstotliwości Odfiltrowywanie wysokich i niskich częstotliwości Porównywanie napięć Dźwięk Wprowadzenie Generowanie dźwięku w Arduino Odtwarzanie dźwięku za pomocą Raspberry Pi Stosowanie w projekcie mikrofonu elektretowego Budowanie wzmacniacza mocy 1 W 339

6 18.5. Budowanie wzmacniacza mocy 10 W Częstotliwości radiowe Wprowadzenie Budowanie nadajnika FM Tworzenie programowego nadajnika FM z użyciem Raspberry Pi Budowanie odbiornika FM sterowanego za pomocą Arduino Przesyłanie danych cyfrowych drogą radiową Konstruowanie obwodów Wprowadzenie Tworzenie obwodów tymczasowych Tworzenie trwałych układów Projektowanie własnej płytki drukowanej Lutowanie komponentów do montażu przewlekanego Lutowanie komponentów do montażu powierzchniowego Rozlutowywanie komponentów Dodawanie radiatorów Narzędzia Wprowadzenie Korzystanie z zasilacza laboratoryjnego Pomiar napięcia DC Pomiar napięcia AC Pomiar natężenia prądu Pomiar ciągłości Pomiar rezystancji, kapacytancji lub induktancji Rozładowywanie kondensatorów Pomiar wysokiego napięcia Stosowanie oscyloskopu Używanie generatora sygnału Symulacje Bezpieczna praca z wysokim napięciem 400 A Części i dostawcy 401 В Piny Arduino 411 С Piny Raspberry Pi 413 D Jednostki i przedrostki 415 Skorowidz 417 oprac. BPK