Elektronika. Od praktyki do teorii. Wydanie II Bytom

Elektronika jest uważana za trudną dziedzinę wiedzy. Zwykle naucza się jej standardowymi metodami: najpierw przedstawia się definicje, wzory i prawidła, a dopiero potem przechodzi się do ćwiczeń praktycznych. Adept elektroniki najpierw zapoznaje się ze wskazówkami i, postępując ściśle według instrukcji, buduje proste obwody. Oczywiście, nie jest to zła metoda nauki. Niemniej jednak, jeśli chcesz się zaciekawić, zafascynować i naprawdę nauczyć elektroniki, o wiele lepszą metodą jest nauka przez odkrywanie. Polega ona na eksperymentowaniu, własnoręcznym łączeniu komponentów i obserwacji - dzięki temu zrozumienie procesów, które zachodzą w działających układach, przychodzi dużo łatwiej i naturalniej, a nabyta wiedza jest o wiele trwalsza. Książka, którą masz przed sobą, to nietuzinkowy podręcznik podstaw elektroniki. Nauka następuje głównie dzięki eksperymentom, a podstawy teoretyczne są przedstawiane nieco później. Świat elektroniki staje się fantastycznym polem do własnych badań, prób i odkryć. Książka ma tę samodzielną drogę Czytelnikowi wskazać i ułatwić. Zawiera przy tym mnóstwo cennych wskazówek, począwszy od listy niezbędnych przyrządów, na instrukcjach rozwiązywania problemów skończywszy. Autor zachęca do prawdziwego eksperymentowania, w którym ewentualne pomyłki będą istotnym elementem procesu nauki! W tej książce znajdziesz: mnóstwo świetnych projektów, uszeregowanych od najprostszych po dość złożone, instrukcje dotyczące przygotowania własnego "laboratorium elektroniki", jasne i łatwe do zrozumienia wskazówki dotyczące poszczególnych eksperymentów, informacje o kluczowych częściach elektronicznych oraz ich funkcjach w obwodach elektronicznych, przystępnie podane podstawy teoretyczne elektroniki, wskazówki odnoszące się do korzystania z mikrokontrolera Arduino, instrukcje, jak zbudować alarm przeciwwłamaniowy, lampki choinkowe, elektroniczną biżuterię, procesory dźwięku, tester refleksu, zamek szyfrowy i wiele innych urządzeń. Spal, zepsuj, eksperymentuj - oto Twoja ścieżka do wiedzy! Spis treści: Podziękowania Co nowego w drugim wydaniu? Wstęp. Jak przyjemnie spędzić czas z tą książką Nauka przez odkrywanie Jakiego stopnia trudności mogę się spodziewać? Jak korzystać z tej książki? Gdyby coś nie działało Publikowanie opinii w internecie Dalszy rozwój Pytania i komentarze Rozdział 1. Podstawy Lista zakupów: eksperymenty od 1 do 5 Multimetr Ustalanie zakresu pomiarowego Wielkości Okulary ochronne Baterie i złącza Przewody probiercze Potencjometry Bezpieczniki Diody elektroluminescencyjne (LED) Rezystory Eksperyment 1: Posmakuj mocy! Procedura Przygotowanie miernika do pracy Pomiar rezystancji języka Dalsze badania Sprzątanie i recyklizacja Eksperyment 2: Jak nie należy używać baterii Ciepło powstające w wyniku przepływu prądu Jak przepalić bezpiecznik? Sprzątanie i recyklizacja Eksperyment 3: Twój pierwszy obwód Przygotowanie Generowanie światła za pomocą diod LED Sprawdzanie rezystorów Sprzątanie i recyklizacja Eksperyment 4: Zmiana rezystancji Zajrzyj do wnętrza swojego potencjometru Testowanie potencjometru Przyciemnianie diody LED Pomiar różnicy potencjałów Sprawdzanie przepływu Pomiar prądu Wykonywanie pomiarów Stosowanie prawa Ohma Jak dużego rezystora potrzebuje dioda LED Sprzątanie i recyklizacja Eksperyment 5: Zróbmy własną baterię Przygotowania Test cytryny część I Mówiąc praktycznie Sprzątanie i recyklizacja Rozdział 2. Przełączanie i nie tylko Lista zakupów: eksperymenty od 6 do 11 Zestaw małych śrubokrętów (niezbędny) Małe kombinerki o długich szczękach (niezbędne) Szczypce precyzyjne (zalecane) Szczypce do cięcia drutu (niezbędne) Cążki (zalecane) Szczypce do zdejmowania izolacji (niezbędne) Płytki prototypowe (niezbędne) Zaopatrzenie Drut (niezbędny) Przewody połączeniowe Przewód typu linka (zalecany) Części Przełączniki dwustabilne (niezbędne) Mikroprzełączniki (niezbędne) Przekaźniki (niezbędne) Potencjometry dostrojcze (niezbędne) Tranzystory (niezbędne) Kondensatory (niezbędne) Rezystory (niezbędne) Głośnik (niezbędny) Coś jeszcze? Eksperyment 6: Bardzo proste przełączanie Iskrzenie Sprawdzanie przełącznika Wprowadzenie do schematów Konwencje tworzenia schematów Krzyżowanie się przewodów Kolory przewodów Eksperyment 7: Zabawa z przekaźnikiem Przekaźnik Procedura Jak to działa? Inne przekaźniki Otwieranie przekaźnika Co jest w środku przekaźnika Eksperyment 8: Oscylator zbudowany na przekaźniku Początki pracy z płytką prototypową Tworzenie przewodów połączeniowych Zasilanie Wewnątrz płytki Wyjaśnienie działania obwodu z przekaźnikiem Dodawanie funkcji brzęczenia Dodawanie pojemności Eksperyment 9: Czas i kondensatory Ładowanie kondensatora Układ RC Napięcie, rezystancja i pojemność Doświadczenie weryfikujące teorię Sprzężenie pojemnościowe Prąd przesunięcia Prąd przemienny Eksperyment 10: Przełączanie tranzystorami Test palca Jak zadziałał test palca? Dodawanie potencjometru Napięcie i natężenie prądu Eksperyment 11: Światło i dźwięk Fluktuacje Krok po kroku Kondensator sprzęgający Jak obwód rozpoczyna pracę? Dlaczego jest to tak skomplikowane? Przetworzony impuls Zwiększanie szybkości Dalsze modyfikacje Rozdział 3. Wkraczamy głębiej Lista zakupów: eksperymenty od 12 do 15 Zasilacz (niezbędny) Lutownica kolbowa o niskiej mocy (zalecana) Lutownica ogólnego przeznaczenia (zalecana) Terminologia związana z lutownicą Statyw lutowniczy (niezbędny) Szkło powiększające (niezbędne) Przewody pomiarowe z końcówkami zaciskanymi (niezbędne) Opalarka (niezbędna) Sprzęt przydatny przy rozlutowywaniu (zalecany) Podstawka na lutownicę (zalecana) Miniaturowa piła ręczna (zalecana) Gratownik (zalecany) Suwmiarka (zalecana) Zaopatrzenie Spoiwo lutownicze (niezbędne) Izolacja termokurczliwa (zalecana) Miedziane zaciski krokodylki (zalecane) Płytki szybkiego montażu (zalecane) Drewniana podkładka (zalecana) Śruby (zalecane) Obudowy (niezbędne) Gniazda zasilające Złącza typu goldpin Części Diody Eksperyment 12: Łączenie dwóch przewodów w jeden Twoje pierwsze połączenie lutowane Twoje drugie połączenie lutowane Dodawanie izolacji Modyfikacja zasilacza Krok 1: Przetnij i zmierz Krok 2: Lutowanie Skracanie kabla zasilającego Skracanie kabla w dwunastu krokach Co dalej? Eksperyment 13: Podgrzewanie diody Dokąd odpłynęło ciepło? Zasady odprowadzania ciepła Eksperyment 14: Pulsujące światło nadające się na ozdobę Weryfikacja fluktuacji Zegnij druty, dodaj cynę Krok po kroku Zakończenie prac Eksperyment 15: Alarm antywłamaniowy część I Lista oczekiwań Implementacja listy życzeń Przełączniki magnetyczne Przerwa na wykonanie obwodu tranzystorowego Przekaźnik samozatrzaskowy Blokada szkodliwego napięcia Rozwiązanie jednego problemu tworzy kolejny problem Rozwiązywanie problemu Dioda zabezpieczająca Montaż obwodu na płytce prototypowej Dodawanie generatora dźwięku Podsumowanie: To warto zapamiętać Rozdział 4. Układy scalone Lista zakupów: eksperymenty od 16 do 24 Narzędzia Komponenty Podstawki pod układy scalone (zalecane) Miniaturowe przełączniki ślizgowe (niezbędne) Niskoprądowe diody LED (niezbędne) Wyświetlacze siedmiosegmentowe (niezbędne) Regulatory napięcia (niezbędny) Zalecane komponenty dodatkowe Eksperyment 16: Generowanie impulsów Poznaj swój układ scalony Test monostabilny Określanie czasu trwania impulsu Eksperyment 17: Ustawianie wysokości tonu Test astabilny Modyfikacje trybu astabilnego Łączenie kości w łańcuch Generowanie dźwięku syreny Eksperyment 18: Prawie gotowy alarm antywłamaniowy Wykonaj w pełni sprawne urządzenie w trzech krokach Krok 1 Krok 2 Krok 3 Co z syreną? Co z mechanizmem włączania i wyłączania? Finalizacja projektu Najczęstsze błędy popełniane podczas montowania w płytce perforowanej Obudowa projektu Lutowanie przełączników Montaż płytki obwodu Test końcowy Instalacja alarmu Podsumowanie Eksperyment 19: Miernik czasu reakcji Szybka demonstracja Generowanie impulsów Czas opracować plan System sterowania Postęp w pracy nad projektem Opóźnienie Testowanie Jak to działa? Kolejne cyfry Kalibracja Udoskonalanie Co dalej? Eksperyment 20: Podstawy logiki cyfrowej Regulator Zastosowanie Twoja pierwsza bramka logiczna Czego nie potrzebujesz Eksperyment 21: Funkcjonalne połączenie Uwaga na gwarancję Schemat trzyczęściowego obwodu Jak to działa? Więcej niż jeden przycisk? Aktywacja przekaźnika Kość z układami logicznymi Czas połączyć obwód! Przygotowanie obwodu do pracy Testowanie Praca z diodami Pytania Połączenie z komputerem Udoskonalanie Eksperyment 22: Wyścig Cel Od koncepcji do układu Montaż na płytce prototypowej Udoskonalanie Eksperyment 23: Przełączanie i odbijanie Zasada działania Niwelowanie odbić za pomocą bramek NOR Niwelowanie odbić za pomocą bramek NAND Przerzutniki zatrzaskowe i przerzutniki z wejściem zegarowym Eksperyment 24: Rzucanie kośćmi Licznik binarny Testowanie licznika Narastające i opadające zbocze impulsu Moduł Tworzenie modułu 6 Rozwiązanie inne niż wyświetlacz siedmiosegmentowy Wybór bramek Ostateczna wersja obwodu Dobre wieści Liczniki tworzące łańcuch Udoskonalanie Problem zwalniania Alternatywna koncepcja spowalniania pracy obwodu Rozdział 5. Co dalej? Narzędzia, wyposażenie, podzespoły i zaopatrzenie Przystosowanie Twojego miejsca pracy Opisywanie pudełek Co na biurku? Źródła informacji w sieci Książki Eksperyment 25: Magnetyzm Procedura Eksperyment 26: Generowanie prądu na własnym biurku Procedura Zasilanie diody LED Opcjonalna rozbudowa projektu Ładowanie kondensatora Następny eksperyment: Audio Eksperyment 27: Destrukcja głośnika Procedura Eksperyment 28: Zabawa z cewką Procedura Zanikające pole Rezystory, kondensatory i cewki Eksperyment 29: Filtrowanie częstotliwości Obudowa głośnika Wzmacniacz w formie pojedynczego czipu Test 1-2-3 Przygoda z dźwiękiem Kaleczenie muzyki Eksperyment 30: Przesterowanie Modyfikacja obwodu Eksperyment 31: Radio bez lutowania i zasilania Krok 1: Cewka Antena i masa Udoskonalenia Eksperyment 32: Elektronika i programowanie Definicje Zastosowania mikrokontrolerów Adekwatny dobór narzędzia do zadania Jedna płytka, wiele czipów Czy należy bać się podróbek? Instalacja Instalacja w systemie Linux Instalacja w systemie Windows Windows rozwiązywanie problemów Instalacja w systemie Mac OS Gdy wszystko zawiodło Test szkic Blink Weryfikacja i kompilacja Załaduj i uruchom Programowanie polega na uważaniu na szczegóły Trwałość Starzenie się Obwody hybrydowe Komponenty dyskretne zalety Komponenty dyskretne wady Mikrokontrolery zalety Mikrokontrolery wady Podsumowanie Eksperyment 33: Interakcja z otoczeniem Korzystanie z termistora Konwersja zakresu Połączenia Gdzie są efekty pracy przetwornika? Histereza Analiza kodu programu Dodatkowe informacje dotyczące programowania Rozbudowa projektu Eksperyment 34: Udoskonalona kostka Ograniczenia nauki przez odkrywanie Losowość Pseudokod Sygnały wejściowe przycisków Zegar systemowy Ostateczna wersja pseudokodu Praca nad płytką obwodu Kod programu Krótkie i długie wartości całkowitoliczbowe Funkcja setup Pętla for Funkcja generująca liczby losowe Instrukcje if Szybkość migania Tworzenie nowej funkcji Struktura Czy nie jest to zbyt skomplikowane? Rozbudowa programu obsługującego kostkę Inne mikrokontrolery Wyprawa w nieznane Zakończenie Rozdział 6. Narzędzia, wyposażenie, komponenty i zasoby Zestawy Szukanie komponentów i zakupy w internecie Sztuka szukania Skorzystaj z komunikatora Google i podzespoły Dokumentacja Ogólne zasady korzystania z wyszukiwarki Wykluczanie Alternatywy Zbyt dużo pisania? Katalog dystrybutora Co kliknąć najpierw? Szukanie a rzeczywistość Serwisy aukcyjne Amazon Wyłączanie automatycznego uzupełniania Czy warto zadawać sobie tyle trudu, aby znaleźć niezbędne komponenty? Lista zasobów i komponentów Zasoby Drut montażowy Gotowe przewody połączeniowe Przewód typu splot Spoiwo lutownicze Koszulki termokurczliwe Płytka perforowana bez ścieżek Płytka perforowana ze ścieżkami Śruby Obudowy projektów Komponenty Rezystory Kondensatory Pozostałe komponenty Zakupy: Rozdział 1. Standardowe diody LED Niskoprądowe diody LED Baterie i ogniwa Złącza baterii i koszyki Bezpiecznik Potencjometr Sok i kątowniki Woda dejonizowana Zakupy: Rozdział 2. Płytki prototypowe Potencjometry dostrojcze Tranzystory Przełącznik Mikroprzełącznik Przekaźnik Zakupy: Rozdział 3. Zasilacz Dioda Złącza typu goldpin Zakupy: Rozdział 4. Przełącznik ślizgowy Układy scalone (kości) Układ czasowy 555 Wyświetlacz siedmiosegmentowy Zakupy: Rozdział 5. Magnesy neodymowe Drut o średnicy 1,29 mm Słuchawka o wysokiej impedancji Dioda germanowa Płytka Arduino Uno Termistor Kupowanie narzędzi i wyposażenia Narzędzia i sprzęt niezbędne do pracy nad projektem opisanym w rozdziale 1. Multimetr Przewody probiercze zakończone zaciskami typu krokodyl Okulary ochronne Narzędzia i sprzęt niezbędne do pracy nad projektem opisanym w rozdziale 2. Małe kombinerki o długich szczękach Szczypce do cięcia drutu Szczypce precyzyjne Szczypce do zdejmowania izolacji Narzędzia i sprzęt niezbędne do pracy nad projektem opisanym w rozdziale 3. Lutownica o niskiej mocy Lutownica uniwersalna Statyw lutowniczy Przewody probiercze zakończone haczykami Opalarka Sprzęt przydatny podczas rozlutowywania Statyw lutownicy Miniaturowa piła Gratownik Suwmiarka Miedziane zaciski typu krokodyl Dystrybutorzy O autorze Kolofon O autorze: Charles Platt — redaktor prowadzący magazynu MAKE. Jego zainteresowanie światem komputerów i informatyki sięga lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Jest autorem licznych książek poświęconych informatyce, ale pisał również powieści science fiction, na przykład The Silicon Man czy Protektor. Przestał jednak pisać powieści po rozpoczęciu współpracy z magazynem Wired w roku 1993. Kilka lat później został jednym z trzech redaktorów prowadzących tego czasopisma. Platt ma jeszcze jedną pasję: projektowanie i budowę prototypów urządzeń medycznych w warsztacie położonym w odludnej części północnej Arizony.