Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00064 006994 14280587 na godz. na dobę w sumie
Elektronika. Od praktyki do teorii. Kolejne eksperymenty - ebook/pdf
Elektronika. Od praktyki do teorii. Kolejne eksperymenty - ebook/pdf
Autor: Liczba stron: 400
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-246-9129-6 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> elektronika >> elektronika
Porównaj ceny (książka, ebook (-40%), audiobook).

36 ilustrowanych eksperymentów, które wyjaśnią Ci działanie układów logicznych, wzmacniaczy, czujników i wielu innych komponentów.

O czym marzy każdy majsterkowicz? Oczywiście o własnoręcznym zbudowaniu działającego urządzenia elektronicznego, rozwiązującego codzienne problemy! Uważasz, że wymaga to ogromnej wiedzy? Myślisz, że brak doświadczenia może stanąć Ci na drodze? Bez obaw! Do odniesienia sukcesu wystarczą ten podręcznik oraz odrobina chęci.

Ta książka to kontynuacja bestsellera Elektronika. Od praktyki do teorii, który podbił serca pasjonatów elektroniki na całym świecie. Znajdziesz w niej opis 36 nowych eksperymentów, które zmienią Twoje życie! Zorientuj się, jak zbudować automatyczny sterownik oświetlenia oraz jak reagować na informacje z różnych czujników. Zobacz, jak wykorzystać przekaźniki, bramki logiczne, wzmacniacze oraz diody. Cechą charakterystyczną tej książki są liczne ilustracje, prezentujące realizowane projekty. Dzięki nim błyskawicznie zrozumiesz, co autor miał na myśli. Sięgnij po ten wyjątkowy podręcznik i spełnij swoje marzenia!

Dzięki tej książce:

Ucz się wykonując praktyczne projekty i baw się przy tym wyśmienicie!

„To najlepsza technika nauczania”.
— Hans Camenzind — twórca układu zegarowego 555

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Tytuł oryginału: MAKE: More Electronics Tłumaczenie: Konrad Matuk ISBN: 978-83-246-9126-5 © 2015 Helion S.A. Authorized Polish translation of the English edition of MAKE: More Electronics, ISBN: 9781449344047 © 2014 Helpful Corporation, published by Maker Media Inc. This translation is published and sold by permission of O’Reilly Media, Inc., which owns or controls all rights to sell the same. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from the Publisher. Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji. Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich właścicieli. Autor oraz Wydawnictwo HELION dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były kompletne i rzetelne. Nie biorą jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor oraz Wydawnictwo HELION nie ponoszą również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w książce. Wydawnictwo HELION ul. Kościuszki 1c, 44-100 GLIWICE tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63 e-mail: helion@helion.pl WWW: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek) Drogi Czytelniku! Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres http://helion.pl/user/opinie/eleodk Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję. Printed in Poland. • Kup książkę • Poleć książkę • Oceń książkę • Księgarnia internetowa • Lubię to! » Nasza społeczność Spis treści Podziękowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XV Wstęp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII Przygotowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXIII Eksperyment 1. Kleisty opór.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 3 4 4 5 Wzmacniacz oparty na kleju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jak to działa? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Symbolika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uwaga: niestandardowa konfiguracja wyprowadzeń . . . . . . . . . . . . Kontekst: przewodniki i izolatory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wymagania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Działanie tranzystorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eksperyment 2. Dochodzimy do pewnych wartości.. . . 7 7 7 Uwaga: zagrożenie uszkodzeniem miernika . . . . . . . . . . . . . . 11 Skróty i noty katalogowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 A co z napięciem? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Podstawowe wiadomości na temat napięcia . . . . . . . . . . . . . 15 Dalsze modyfikacje: korzystanie z mierników wskazówkowych . . . . . . 16 Podstawowe wiadomości na temat tranzystorów . . . . . . . . . . . . . . 16 Odpowiedzi do zadania dotyczącego obliczania napięć . . . . . . . . . . . 17 Eksperyment 3. Od światła do dźwięku.. . . . . . . . . . . . . 19 Generator fali akustycznej o częstotliwości zależnej od natężenia światła . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Eksperyment 4. Pomiar światła.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Korzystanie z fototranzystorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Podstawowe wiadomości dotyczące fototranzystorów . . . . . . . . . . . 24 Kontekst: fotony i elektrony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Podstawowe wiadomości dotyczące układu 555 . . . . . . . . . . . . . . 25 Podstawowe różnice pomiędzy układami zegarowymi zbudowanymi na bazie struktury CMOS i tranzystora bipolarnego . . . . . . . . 28 V Kup książkęPoleć książkę Eksperyment 5. Ten krztuszący się dźwięk. . . . . . . . . . . 29 Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Eksperyment 6. Łatwe przełączanie.. . . . . . . . . . . . . . . . 33 Porównywanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Podstawowe wiadomości na temat komparatorów . . . . . . . . . . 34 Sprzężenie zwrotne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Histereza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Symbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Podstawowe wiadomości dotyczące plusów i minusów . . . . . . . 38 Wyjście . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Więcej podstawowych wiadomości dotyczących komparatorów . . 39 Wewnątrz układu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Przerysowujemy schemat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Uwaga: odwrócone komparatory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Porównywanie za pomocą mikrokontrolerów . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Dalsze modyfikacje: laserowy system zabezpieczający .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 42 Eksperyment 7. Automatyczny sterownik lampy.. . . . . . 43 Uwaga: unikaj niebezpiecznego napięcia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Podstawy obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Krok drugi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Testowanie obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Szczegóły budowy przekaźnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Przekazywanie energii za pomocą kondensatora . . . . . . . . . . . . . . 47 Demontaż zegara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Uwaga: nie korzystaj z zegarków zasilanych prądem przemiennym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Zaglądając do środka zegarka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Napięcie, pod jakim pracuje zegarek . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Jak to dzwoni? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Korzystanie z sygnału brzęczyka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Podłączanie budzika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Jak to powinno działać? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Testowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Podłączanie lampy do przekaźnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Uwaga: środki ostrożności, jakie należy zachować podczas pracy z prądem przemiennym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Co dalej? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Eksperyment 8. Zabawa z dźwiękiem.. . . . . . . . . . . . . . . 59 Wzmacnianie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Mikrofon elektretowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Czy mnie słyszysz? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 VI Spis treści Kup książkęPoleć książkę Kontekst: ciekawostki związane z mikrofonem . . . . . . . . . . . . . . . 62 Zawirowania dźwięku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Eksperyment 9. Od miliwoltów do woltów.. . . . . . . . . . . 65 Dodajemy kondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Wzmacniacz operacyjny — wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Co za różnica? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Idealna para . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Pomiar sygnału wyjściowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Eksperyment 10. Od dźwięku do światła.. . . . . . . . . . . . 71 Połączenie dioda-tranzystor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Eksperyment 11. Potrzeba zastosowania ujemnego sprzężenia zwrotnego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Wykonywanie pomiarów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Wzmacnianie prądu stałego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Sygnały wejściowe i wyjściowe wzmacniacza . . . . . . . . . . . . 75 Uspokajanie elektronów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Wzmocnienie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Kontekst: geneza ujemnego sprzężenia zwrotnego . . . . . . . . . . . . . 79 Przekraczanie ograniczeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Określanie stopnia wzmocnienia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Faza nr 1: napięcia wyjściowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Faza nr 2: napięcia wejściowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Faza nr 3: rysowanie wykresu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Faza nr 4: współczynnik wzmocnienia . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Czy otrzymany wynik jest poprawny? . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Dzieląc różnicę . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Podstawy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Podstawowe obwody bez zasilania symetrycznego . . . . . . . . . 88 Podstawowe wiadomości na temat wzmacniaczy operacyjnych . . . . . 89 Eksperyment 12. Praktyczny wzmacniacz.. . . . . . . . . . . 91 Układ LM386 — wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Obwód wzmacniacza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Wykrywanie i usuwanie usterek wzmacniacza . . . . . . . . . . . . 93 Eksperyment 13. Cisza!.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Kontekst: historia Widlara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Krok po kroku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Wykrywanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Czy to naprawdę zadziała? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Kontekst: zmiana napięcia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Ciąg dalszy przeciwdziałania hałasowi . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Problemy z zasilaniem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Spis treści VII Kup książkęPoleć książkę Porażka? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Jeszcze tylko jedna mała rzecz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Eksperyment 14. Skuteczne przeciwdziałanie hałasowi.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Wszystko zależy od czasu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Podsumowanie zmian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Testowanie hałasem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Czy można to zrobić za pomocą mikrokontrolera? . . . . . . . . . . . . . 110 Co dalej? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Eksperyment 15. Wszystko jest takie logiczne!.. . . . . . . 111 Eksperyment 15. — testowanie telepatii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Kontekst: postrzeganie pozazmysłowe . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Przygotowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Podstawowe wiadomości dotyczące układów logicznych . . . . . . 114 Układy logiczne służące do testowania postrzegania pozazmysłowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Łączymy obwód . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Ulepszanie projektu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Eksperyment 16. Ulepszony tester postrzegania pozazmysłowego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Czy jesteś gotowy? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Wykrywanie oszustw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Sygnalizacja porażki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Konflikty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Rozwiązujemy problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Korzystamy z diagramu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Optymalizacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Budujemy układ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Szczegóły . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Różnice pomiędzy układami cyfrowymi i analogowymi . . . . . . . 129 Dalsze ulepszanie obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Trudniejsze, niż myślałeś? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Czy można to zrobić za pomocą mikrokontrolera? . . . . . . . . . . 130 Eksperyment 17. Zagrajmy!.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Kontekst: prawdopodobieństwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Kontekst: teoria gier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Logika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Dlaczego wygrałeś? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Kto oszukuje? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Kontekst: matryce bramkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 VIII Spis treści Kup książkęPoleć książkę Eksperyment 18. Czas na przełączniki.. . . . . . . . . . . . . . 137 Kontekst: układ XNOR zbudowany z włączników . . . . . . . . . . . . . . 138 Wróćmy do gry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Informowanie o tym, który przycisk został wciśnięty . . . . . . . . . 139 Przeciwdziałanie oszukiwaniu w grze . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Sygnalizowanie remisu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Budowa obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Wykonanie obwodu chroniącego przed oszukiwaniem . . . . . . . . 147 Wnioski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Eksperyment 19. Dekodowanie telepatii. . . . . . . . . . . . . 151 Testowanie dekodera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Stosowanie kodu binarnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Umieszczanie komponentów na płytce . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Konfiguracja złączy dekodera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Eksperyment 20. Dekodowanie gry papier, kamień, nożyce.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Układ logiczny .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 160 Specyfikacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Niedostępna bramka OR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Bramka NOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Montaż komponentów na płytce prototypowej . . . . . . . . . . . . 163 Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Kodowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Eksperyment 21. Automat do gry Hot Slot.. . . . . . . . . . . 169 Multipleksowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Zabawa z przewodami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Podstawowe wiadomości dotyczące multiplekserów . . . . . . . . . 171 Konfiguracja złączy multipleksera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Zastosowanie multipleksera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Porównanie analogowych i cyfrowych multiplekserów . . . . . . . . 173 Podstawowe wiadomości na temat różnych typów multiplekserów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Projekt gry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Liczenie otworów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Schemat obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Budowa otworów na monety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Testowanie obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Kto wygrywa? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Opłacalność . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Dlaczego tak się dzieje? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Kontekst: alternatywne wersje gry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 A mikrokontroler? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Spis treści IX Kup książkęPoleć książkę Eksperyment 22. Układ logiczny generujący sygnał audio.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Kontekst: theremin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Logiczny układ audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Bramka XOR w obwodzie audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Miksowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Eksperyment 23. Łamigłówka.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Kontekst: brytyjski król łamigłówek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Ruchome żetony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Pola gry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Stosowanie układów logicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Gra Owidiusza wykonana na bazie przełączników . . . . . . . . . . 192 Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Rozwiązanie zagadki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Eksperyment 24. Sumowanie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Pięć zasad systemu binarnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Od bitów do stanów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Kontekst: alternatywne użycie bramki NAND . . . . . . . . . . . . . 199 Twój własny mały sumator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Dodanie płytki prototypowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Eksperyment 25. Rozbudowa sumatora.. . . . . . . . . . . . . 203 Powrót dekodera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Przełączniki w obudowie podwójnej dwurzędowej . . . . . . . . . . . . . 204 Wprowadzenie kodera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Inne cechy koderów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Kontekst: potęgi liczb binarnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Kontekst: tworzenie własnego kodera . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Dalsze modyfikacje: inne sposoby wprowadzania danych . . . . . . . . . 208 Czy możemy zbudować ten układ na bazie przełączników? . . . . . 208 Dalsze modyfikacje: sumator binarny wykonany na bazie przełączników . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Tworzenie tabeli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Specyfikacja przycisków . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Dalsze modyfikacje: inne opcje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Eksperyment 26. Ruchome pierścienie. . . . . . . . . . . . . . 213 Demonstracja działania licznika pierścieniowego . . . . . . . . . . . . . . 213 Uwaga: niekompatybilność układu zegarowego . . . . . . . . . . . . 213 Irytująca kolejność pinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Podstawy dotyczące goldpinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Podstawowe wiadomości na temat liczników pierścieniowych . . . 216 Tworzenie gry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 X Spis treści Kup książkęPoleć książkę Dodatkowe funkcje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Grywalność . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 A mikrokontroler? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Eksperyment 27. Przesuwanie bitów. . . . . . . . . . . . . . . . 223 Żadnych stuków . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Specyfika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Demonstracja działania rejestru przesuwającego . . . . . . . . . . . . . . 225 Podstawowe wiadomości na temat rejestrów przesuwających . . . 226 Konfiguracja złączy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Kontekst: strumienie bitów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Współczesne zastosowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Eksperyment 28. Wyrocznia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 Heksagramy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 Wyświetlacz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Linia ciągła i przerywana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Liczby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Próbkowanie losowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Wygląd i dotyk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Szczegóły . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Panele czy diody LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Montaż układu wyroczni na płytce prototypowej . . . . . . . . . . . 237 Montaż i testowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Korzystanie z wyroczni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Obudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Eksperyment 29. Popularne czujniki.. . . . . . . . . . . . . . . . 243 Mały magnetyczny przełącznik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Testowanie kontaktronu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Jak to działa? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Czujnik poziomu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Wskaźnik paliwa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Podstawowe wiadomości dotyczące kontaktronów . . . . . . . . . 247 Łatwe zastępowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Instalacja kontaktronu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Kontekst: polaryzacja magnetyczna .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 248 Rodzaje i źródła magnesów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Kształty magnesów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Dalsze modyfikacje: prądy wirowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Uwaga: zagrożenia magnetyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Spis treści XI Kup książkęPoleć książkę Eksperyment 30. Ukryte czujniki.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Testowanie hallotronu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Zastosowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Podstawowe wiadomości dotyczące hallotronów . . . . . . . . . . . . . . 256 Typy hallotronów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Zastosowanie czujników . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Dalsze modyfikacje: miniaturowa gra w kulki . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Wyginanie rurek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 Elektronika wykrywająca ruch kul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 Eksperyment 31. Optoelektronika.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Aktywne czujniki reagujące na światło . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Uwaga: powolne zużywanie się czujnika . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Liczby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Testowanie czujnika podczerwieni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Testowanie diody LED emitującej promieniowanie podczerwone . . 265 Testowanie fototranzystora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Testowanie układu logicznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Opcje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Podstawy dotyczące transmisyjnych czujników optycznych .. .. .. . 267 Ulepszone otwory na monety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Czy projekt zadziała w praktyce? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Schemat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Płytka prototypowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Obudowa z otworami na monety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Eksperyment 32. Ulepszanie gry Owidiusza. . . . . . . . . . 277 Zastosowanie układów logicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Przełączanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Problemy związane z polem magnetycznym .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 279 Dalsze modyfikacje: zastosowanie mikrokontrolera . . . . . . . . . . . . . 280 Eksperyment 33. Odczytywanie obrotów.. . . . . . . . . . . . 283 Czym jest enkoder przyrostowy? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Specyfikacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Ciąg impulsów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Uwaga: miernie wykonane egzemplarze . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Wewnątrz enkodera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 Zastosowanie enkoderów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 To może być przypadkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 Obrotowa decyzja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Obrotowe uniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Prawdziwe losowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 XII Spis treści Kup książkęPoleć książkę Eksperyment 34. Czujniki warunków środowiskowych.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Układ zegarowy sterujący pracą innego układu zegarowego . . . . . . . . 291 Sterowanie temperaturą . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 Czynniki losowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 Automatyzacja obwodu losującego .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 293 Kontekst: zmniejszanie zakresu pracy licznika . . . . . . . . . . . . . 294 Regulacja szybkości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Podstawowe wiadomości dotyczące termistorów . . . . . . . . . . . . . . 296 Jeszcze bardziej losowa praca termistora . . . . . . . . . . . . . . . 296 Czujnik wilgotności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Sterowanie za pomocą wilgotności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Przyspieszeniomierz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Czujnik dotykowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Kwestie empiryczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Jak losowa jest przypadkowość? .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 299 Eksperyment 35. Rejestr przesuwający z liniowym sprzężeniem zwrotnym.. . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Zapoznajemy się z rejestrem przesuwającym z liniowym sprzężeniem zwrotnym .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 301 Podstawowe wiadomości na temat LFSR . . . . . . . . . . . . . . . 304 Przesuwanie rejestru widziane z bliska . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Problem z zerami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Potrzeba niepowtarzalności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Uwaga: specyficzność bramki XNOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Przeprowadzenie testu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Jedynki i zera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 Problem rozkładu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 Pomijanie liczby 254 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 Dzielenie sygnału wejściowego zegara . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 Jakieś inne opcje? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 Ziarno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 Dalsze modyfikacje: inne gry i inne liczby . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 Dalsze modyfikacje: przypadkowość i mikrokontrolery . . . . . . . . . . . 316 Eksperyment 36. Urządzenie do testowania postrzegania pozazmysłowego jednej osoby. . . . . . . . . 317 Ostatnie schematy logiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Przyjrzyjmy się drugiej części obwodu .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 318 Wejścia obwodów logicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 Sygnał gotowości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Rozpoczynanie generowania sekwencji od liczby losowej . . . . . . 320 Dwie kolejne bramki XOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Spis treści XIII Kup książkęPoleć książkę Wszystko zależy od układów zegarowych . . . . . . . . . . . . . . . 321 Liczenie każdej próby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 Schemat wykonawczy drugiej części obwodu . . . . . . . . . . . . 324 Testowanie testera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Jak nieprawdopodobne jest postrzeganie pozazmysłowe? . . . . . . . . . 326 Możliwości trójkąta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 Prawdopodobieństwo według Johna Walkera . . . . . . . . . . . . . 328 Rozdział 37. Czy to już koniec?.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 Kupowanie komponentów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Skorowidz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 XIV Spis treści Kup książkęPoleć książkę Eksperyment 7. Automatyczny sterownik lampy 7 Pracując nad tym eksperymentem, zastosujesz w praktyce wiedzę dotyczącą tranzystorów, foto- tranzystorów, układu zegarowego 555 i kompara- torów, którą zdobyłeś podczas lektury poprzednich rozdziałów. Tak, nauka tych podstawowych wiado- mości miała swój cel. Teraz jesteś w stanie zbu- dować gadżet, który może mieć swoje praktyczne zastosowanie. Dodatkową atrakcją będzie demontaż cyfrowego budzika i nadanie mu nowej funkcji. Nieco zmodyfikowaną wersję tego projektu przed- stawiłem wcześniej na łamach magazynu „Make”. Niestety dysponowałem tam ograniczoną przestrze- nią i nie mogłem zamieścić wszystkich wyjaśnień. Nowa wersja instrukcji montażu tego gadżetu zawie- ra kilka usprawnień — jest łatwiejsza do zrozumienia i układ został przystosowany do pracy z szerszym wachlarzem zegarów. Cel projektu jest jasny: chcemy stworzyć urządze- nie, które będzie zapalało i gasiło lampkę w Twoim mieszkaniu pod Twoją nieobecność. Oczywiście mo- żesz kupić gotowe urządzenia symulujące obecność domownika w budynku, ale moim zdaniem nie dzia- łają one tak, jak powinny. W miejscu, gdzie miesz- kam, słońce zachodzi latem dwie godziny później niż zimą i korzystanie z urządzenia zbudowanego na bazie zegara wymagałoby przestawiania go kil- ka razy w roku. Lampa powinna być włączana w wyniku wykrycia przez fototranzystor mniejszej ilości światła (zacho- du słońca). W tym celu będziesz musiał połączyć ten komponent z komparatorem. Gotowy gadżet wyłączyłby lampę po upływie określonego czasu. W rzeczywistości ludzie są przyzwyczajeni do cho- dzenia spać o określonej porze. Nie wyłączają lampy później z powodu późniejszego zachodu słońca. Aby efekt wydawał się realistyczny, światło powinno być wyłączane codziennie o tej samej porze. Moim zdaniem sterownik lampy powinien charakte- ryzować się następującą specyfikacją: światłomierz powinien włączać lampę, a ta następnie powinna być wyłączona przez układ zegarowy. Czy kupisz gdzieś takie gotowe urządzenie? Wydaje mi się, że nie. Dlatego stworzyłem sterownik lampy oparty na fototranzystorze i układzie zegarowym. Uwaga: unikaj niebezpiecznego napięcia Przedstawiony obwód może zasilać żarówkę o mocy 60 W prądem sieciowym. Jeżeli chcesz sterować pracą takiej lampy, to nie będę Cię przed tym powstrzymywał, ale uważam, że bezpieczniej jest sterować pracą oświetlenia diodowego lub ha- logenowego zasilanego prądem o napięciu 12 V. W gniazdku domowej instalacji elektrycznej pły- nie prąd przemienny o napięciu 230 V, który jest naprawdę niebezpieczny. Jeżeli nie jesteś osobą dorosłą, to zapytaj swoich rodziców o pozwolenie na pracę z prądem o tak dużym napięciu. Jednak- że niezależnie od wieku zawsze możesz popełnić błąd, a popełnienie błędu podczas pracy z obwo- dem, w którym płynie prąd o napięciu niższym od napięcia sieci energetycznej, nie jest już tak bardzo niebezpieczne dla Twojego życia lub zdrowia. 43 Kup książkęPoleć książkę Jeżeli chcesz sterować pracą oświetlenia zasilanego bezpośrednio z domowej instalacji elektrycznej, to warto w obwodzie zastosować specjalny przekaź- nik, który jest przystosowany do tego celu. Poszukaj w sklepie z artykułami elektronicznymi modułu wy- posażonego w wewnętrzny optoizolator, który może być sterowany prądem stałym o napięciu znajdują- cym się w zakresie od 3 V do 12 V. Optoizolator za- dba o to, aby prąd o wysokim napięciu nie tknął ani płytki Twojego obwodu, ani Ciebie. Taki specjalny moduł przekaźnika może być wyzwalany prądem stałym o napięciu 6 V, który jest stosowany do za- silania obwodu. Oczywiście taki moduł chroniący Cię przez wysokim napięciem podwyższy koszt wy- konania projektu. Podstawy obwodu Na rysunku 7.1 znajduje się schemat obwodu. Dzię- ki niemu zapoznasz się z częścią komponentów, z których będziemy korzystać. Górna część tego obwodu bardzo przypomina obwód komparatora przedstawiony na rysunku 6.3 w rozdziale 6. Naj- większą różnicą jest to, że obwód przedstawiony w tym rozdziale nie zawiera diody LED podłączonej do wyjścia układu LM339. Ponadto zastosowano re- zystor podciągający (znajdujący się po lewej stronie wspomnianego układu) charakteryzujący się opor- nością 10 kW (wcześniej było to 470 W). Dodatko- wo potencjometr 500 kW zapewniający regulację sprzężenia zwrotnego został zastąpiony rezystorem charakteryzującym się stałym oporem elektrycznym o wartości 220 kW. Taka rezystancja zapewnia właś- ciwy dla tego obwodu zakres histerezy. Obwód należy zasilać prądem stabilizowanym o napięciu 6 V 6V DC 10 k Rezystor podciągający Wejście napięcia wzorcowego Wyjście 9 3 3 M L Rezystor znajdujący się w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego PT1 1 F 10 k  k 0 2 2  k 0 0 1 Wejście sygnału o zmiennym napięciu 3,3 k 500 k 555 1 M 1 F 0,01 F 220  Rysunek 7.1. Fototranzystor i komparator (komponenty omówione w poprzednim rozdziale) sterujące pracą układu zegarowego 555, który emituje impulsy trwające jedną sekundę; obwód jest zasilany prądem stałym o napięciu 6 V Po wykonaniu tych modyfikacji w zbudowanym wcześniej obwodzie będziesz mógł przystąpić do dodania do niego pozostałych komponentów. Na rysunku 7.2  przedstawiono gotową płytkę z ob- wodem. 44 Eksperyment 7. Automatyczny sterownik lampy Kup książkęPoleć książkę • Jeżeli na złączu wyzwalającym pojawi się sygnał niski, to układ wygeneruje na wyjściu sygnał wysoki. Będzie on generowany przez czas zależny od rezystancji i pojemności pod- łączonych do niego komponentów. Fototranzystor na powodować zmianę sygnału gene- rowanego przez układ LM339, gdy robi się ciemno, układ ten ma za zadanie aktywować układ zegarowy 555, a ten ma za zadanie wytworzyć impuls trwający około sekundy. To z kolei ma aktywować przekaźnik blokujący (jeszcze nie ujęty na schemacie), który wyłączy lampę. Na razie do wyjścia układu zega- rowego podłączyliśmy diodę, która informuje nas o tym, czy układ działa. Podłącz zasilanie i odczekaj chwilę, aż układ zega- rowy zacznie działać. Oświetl fototranzystor jasnym światłem, a następnie oddalaj je od układu (możesz również przysłonić źródło światła dłonią) — symu- luj zmniejszanie się ilości światła w pomieszczeniu podczas zachodu słońca. Powinieneś zaobserwo- wać, jak dioda LED zapala się na jedną sekundę. Wyreguluj czułość fototranzystora za pomocą poten- cjometru dostrojczego i powtórz opisaną czynność. Zanim wykonasz kolejne kroki, upewnij się, że układ działa poprawnie. Krok drugi Kolejny etap pracy nad projektem pokazano na ry- sunku 7.3. Sygnał wychodzący z układu zegaro- wego przepływa przez rezystor 1 kW i wpływa do bazy tranzystora, który steruje pracą jednej z cewek przekaźnika blokującego przeznaczonego do pracy w obwodach prądu stałego o napięciu 3 V. Druga z cewek przekaźnika jest aktywowana za pomocą przełącznika. W celu ochrony przekaźnika przed zbyt dużym napięciem zasilającym obwód zastosowano rezystor 47 W. Przycisk ten zostanie końcowo usu- nięty z obwodu, ale przyda się na obecnym etapie prac. Ponadto do obwodu dodano diody LED, które służą do monitorowania pracy przekaźnika. Rysunek 7.2. Pierwsza część obwodu automatycznego sterownika lampy • Teraz mamy do czynienia z obwodem za- silanym prądem stałym o napięciu 6 V. Do tego obwodu będzie podłączany przekaźnik (o wspólnym przewodzie masowym cewek) sterowany tranzystorem, który musi działać w trybie wspólnego kolektora — wiąże się z tym duży spadek napięcia. Napięcie prądu zasilającego (6 V) będzie kompensowało ten spadek. Musisz zastąpić układ LM7805 znajdujący się w za- silaczu układem LM7806. Jest to proste zadanie. Oba układy posiadają taką samą konfigurację złączy. Na schemacie nie umieściłem obwodu zasilacza, ponieważ jego budowa jest bardzo prosta. Po lewej stronie schematu znajduje się przewód połączony ze stykiem numer 2 układu LM339 za pośrednictwem kondensatora 1 mF. Biegnie on do złącza wyzwalającego układ zegarowy 555. Układ ten posiada własny rezystor podciągający 10 kW podłączony tak, aby dostarczać dodatnie napięcie — zwykle na wyjściu układu podawany jest sygnał niski. Pamiętaj: • Układ zegarowy 555, pracując w trybie mono- stabilnym, generuje niski sygnał wyjściowy, dopóki na złącze wyzwalające podawane jest napięcie (sygnał wysoki). Podstawy obwodu 45 Kup książkęPoleć książkę 6V DC 10 k PT334-6C 1 F 10 k 9 3 3 M L  k 0 2 2  k 0 0 1 3,3 k 500 k 555 1 k 2N2222 1 M 1 F 0,01 F DS1E-SL2-DC3V „Włączony”  7 4 „Wyłączony”  0 2 2 Rysunek 7.3. Do poprzedniego schematu dodano przekaźnik Z lektury książki Elektronika. Od praktyki do teorii możesz pamiętać, że przekaźnik blokujący „bloku- je się” w każdym z dwóch położeń, nie pobierając w tym celu prądu. Przekaźnik tego typu wymaga je- dynie dostarczenia krótkiego impulsu w celu przełą- czenia go pomiędzy położeniami. Jest to komponent idealny do obwodu, który ma coś (w tym wypadku lampę) włączyć na dłuższy czas, a zależy nam na tym, żeby przekaźnik nie pobierał prądu. Może Cię zastanawiać, po co zastosowałem tran- zystor pomiędzy przekaźnikiem a wyjściem układu zegarowego 555. Czy układ zegarowy oparty na tranzystorze bipolarnym nie jest w stanie dostar- czyć prądu wystarczającego do sterowania pracą przekaźnika? Teoretycznie tak, ale sterowanie prze- kaźnikiem za pomocą komponentu generującego relatywnie małą moc może doprowadzić do niepra- widłowego działania układu zegarowego. Co prawda nie znajdziesz informacji o tym w nocie katalogowej tego komponentu, ale w praktyce spotkałem się z ta- kimi sytuacjami. Testowanie obwodu W celu sprawdzenia działania obwodu wykonaj po- niższe czynności. • Wciśnij przycisk — dolna dioda LED znaj- dująca się obok przekaźnika powinna zostać zapalona. W końcowej wersji projektu prze- kaźnik ustawiony w tej pozycji będzie wyłą- czał podłączoną do niego lampę. • Zwolnij wciśnięty przycisk i stopniowo zmniejszaj ilość światła padającego na foto- tranzystor — symuluj zachód słońca. • W końcu przekaźnik powinien zostać prze- łączony — zapali się górna dioda LED znaj- dująca się obok niego. W końcowej wersji projektu dioda LED zostanie zastąpiona lampą włączaną o zachodzie słońca. • Ponownie wciśnij przycisk. W końcowej wer- sji projektu zostanie on zastąpiony zegarem wyłączającym lampę o określonej godzinie. • Zwiększ ilość światła padającego na fototran- zystor — symuluj poranek. W obwodzie nie powinny na skutek tego następować żadne zmiany. • Przyciemnij ponownie światło — cykl pracy obwodu powinien rozpocząć się od początku. Szczegóły budowy przekaźnika W obwodzie zastosowałem przekaźnik Panasonic DS1E-SL2-DC3V, którego cewki powinny pracować w obwodzie prądu stałego o napięciu 3 V. Tranzy- stor dostarcza prąd o napięciu około 4 V. Tak niskie 46 Eksperyment 7. Automatyczny sterownik lampy Kup książkęPoleć książkę napięcie może powodować problemy z pracą prze- kaźnika przeznaczonego do pracy pod napięciem 5 V. Zgodnie z notą katalogową zastosowanego prze- kaźnika przez jego cewki może płynąć prąd o mak- symalnym napięciu 4,8 V, a więc sprawdzi się on znakomicie w naszym obwodzie. Na rysunku 7.3 pokazano złącza przekaźnika wi- dziane od góry (właśnie w takiej pozycji będzie on używany). Jeżeli nie jesteś pewien funkcji któregoś ze złączy przekaźnika, przyjrzyj się rysunkowi 7.4. Numeracja złączy na obrazku koresponduje z ozna- czeniami znajdującymi się na spodniej ściance kom- ponentu. Czy zastanawia Cię, dlaczego numeracja złączy przekaźnika nie jest ciągła (nie są one ozna- czone kolejnymi numerami od 1 do 6)? Firma Pa- nasonic chciała, żeby oznaczenia numeryczne były tożsame we wszystkich jej przekaźnikach, a niektóre z nich miały nawet 12 złączy. Przekaźnik widziany z góry Lampa włączona Złącze numer 1 Złącze numer 3 Lampa wyłączona Złącze numer 6 Do lampy Złącze numer 12 Złącze numer 10 Zasilanie lampy Złącze numer 7 Rysunek 7.4. Złącza przekaźnika Panasonic DS1E-SL2-DC3V widzianego z góry; jeżeli korzystasz z innego przekaźnika, to z pewnością będzie on charakteryzował się inną konfiguracją złączy Jeżeli będziesz stosował inny przekaźnik, to w celu zorientowania się w konfiguracji jego złączy zajrzyj do noty katalogowej. Nie istnieje jedna standardowa konfiguracja złączy przekaźników. Pamiętaj o tym, że musisz korzystać z przekaźnika blokującego się w dwóch pozycjach, o cewkach, które są przezna- czone do pracy w obwodach prądu stałego o na- pięciu 3 V. Przekaźnik powinien być w stanie zasilać lampę prądem o natężeniu 2 A. Pamiętaj, że nie możesz zmienić kierunku prądu płynącego przez cewki przekaźnika. Jeżeli do złą- cza masy podłączysz prąd o dodatnim potencjale, przekaźnik nie będzie działał. Przekazywanie energii za pomocą kondensatora Przekazywanie energii za pomocą kondensatora Ważnym elementem tego obwodu jest kondensator 1 mF znajdujący się pomiędzy wyjściem kompara- tora a złączem wyzwalającym układu zegarowego 555. Pamiętaj, że kondensator ogranicza przepływ prądu stałego, ale podczas zmian napięcia generuje impulsy. Obwód zawierający kondensator działa w następu- jący sposób: • Oświetlenie fototranzystora jasnym światłem powoduje dostarczenie sygnału o wysokim stanie do komparatora. • Wysoki sygnał na złączu wejściowym kompa- ratora powoduje podanie wysokiego sygnału na jego wyjściu — ładunek dodatni gromadzi się na jednej okładzinie kondensatora. • Do układu zegarowego 555 kierowany jest wysoki sygnał wejściowy — podtrzymywany przez rezystor podciągający 10 kW. • Przekaźnik znajduje się w pozycji „lampa wyłączona”. • Nic się nie dzieje. Gdy światło padające na fototranzystor przygasa: • Napięcie generowane przez fototranzystor ob- niża się i staje się niższe od napięcia wzorco- wego dostarczanego do komparatora. • Na wyjściu komparatora podawany jest niski sygnał. • Energia zgromadzona w kondensatorze jest przekazywana dalej do układu zegarowego, rezystor podciągający 10 kW jest chwilowo „przygniatany” tym ładunkiem. • Układ zegarowy, reagując na ten sygnał, ge- neruje impuls, który przełącza przekaźnik. Przekaźnik zostaje przestawiony w pozycję „lampa włączona”. • Rozładowany kondensator blokuje przepływ prądu stałego w obwodzie. 47 Kup książkęPoleć książkę Upewnij się, że wykonany przez Ciebie obwód dzia- ła. Lampa jest przełączana przez fotony (które są cząsteczkami światła), a także przełącznik, który zostanie zastąpiony zegarem. Demontaż zegara Gdybyś chciał samodzielnie zbudować moduł ze- gara, to zapewne kupiłbyś odpowiedni układ scalo- ny, wyświetlacz numeryczny i kilka przycisków po- zwalających na ustawienie zegara. Takie rozwiązanie wydaje się dla mnie dość skomplikowane i drogie. Możesz również zastosować mikrokontroler wypo- sażony w zewnętrzny rezonator kwarcowy, ale takie rozwiązanie nadal wymagałoby zastosowania wy- świetlacza. Ponadto konfiguracja mikrokontrolera byłaby moim zdaniem zbyt skomplikowana. W każdym większym hipermarkecie za około 25 zł kupisz budzik posiadający cyfrowy wyświetlacz za- silany za pomocą baterii. Czy możesz zastosować taki budzik w tym projek- cie? Uważam, że tak. Znajdź zegarek, który jest zasilany dwoma ogni- wami alkalicznymi o napięciu 1,5 V. Uważaj! Nie- które budziki są zasilane za pomocą jednej baterii. Taki zegarek nie sprawdzi się w naszym obwodzie. Większość zegarków przeznaczonych dla podróż- nych jest zasilana z jednego ogniwa. Przed zakupem uważnie przeczytaj opis produktu znajdujący się na opakowaniu! Uwaga: nie korzystaj z zegarków zasilanych prądem przemiennym Proszę Cię, nie próbuj modyfikować na potrzeby tego projektu zegarka zasilanego z gniazda siecio- wego. Prawdopodobnie wewnątrz prąd przemienny o napięciu 230 V jest przetwarzany na znacznie niż- sze napięcie, ale istnieje duże prawdopodobieństwo, że popełnisz błąd i połączysz coś z obwodem wy- sokiego napięcia. Zaglądając do środka zegarka Niezależnie, jaki model zegarka kupisz i przez jaką firmę został on wyprodukowany, ważne jest, aby był zasilany prądem o napięciu 3 V pochodzącym z baterii. Każdy zegarek elektroniczny posiada ob- wód włączający brzęczyk, a właśnie takiego obwodu potrzebujemy w naszym projekcie. Pracę z zegarkiem zacznij od rozkręcenia jego pla- stikowej obudowy. Czarny zegarek widoczny na ry- sunku 7.5 posiada cztery śruby znajdujące się w ot- worach wykonanych w podstawie — zaznaczono je kółkami. Trzy śruby znajdują się dość głęboko. Obu- dowa zegarka przedstawionego na rysunku 7.6 jest złożona za pomocą tylko jednej śruby — ukryto ją w komorze baterii. Na rysunku widać, jak jest od- kręcana za pomocą miniaturowego śrubokręta firmy Philips. Prawdopodobnie taki śrubokręt przyda się również Tobie. Śrubokręty tego typu są sprzedawane w zestawach, które kupisz w każdym sklepie z arty- kułami budowlanymi za około 25 zł. Rysunek 7.5. W celu otwarcia obudowy zegara należy odkręcić wszystkie cztery śruby oznaczone kółkami 48 Eksperyment 7. Automatyczny sterownik lampy Kup książkęPoleć książkę Rysunek 7.6. Obudowa tego zegarka jest skręcona za pomocą tylko jednej śruby ukrytej w zasobniku na baterie Napięcie, pod jakim pracuje zegarek Pierwszą rzeczą, jaką należy zrobić po otwarciu obudowy zegarka, jest sprawdzenie polaryzacji zasilania. Włóż baterie do zasobnika i przyjrzyj się spodniej stronie mechanizmu zegarka. Na rysunkach 7.7, 7.8 i 7.9 przedstawiono trzy różne zegarki. Na każdej z fotografii na złączach oznaczonych literą A pojawił się potencjał +3 V, a na tych oznaczonych literą B pojawił się potencjał 0 V. Sprawdź napięcia na złączach znajdujących się wewnątrz Twojego zegarka. Rysunek 7.7. Prąd zasilający o napięciu 3 V jest dostarczany do zegarka za pośrednictwem złączy A i B; nic nie podłączono do złącza C; strzałka D wskazuje na brzęczyk, a strzałka E wskazuje na złącze diody LED podświetlającej wyświetlacz, gdy alarm zostanie uruchomiony Rysunek 7.8. Przez złącza A i B doprowadzany jest prąd o napięciu 3 V, przez złącze C do układu scalonego zegara doprowadzany jest prąd o napięciu 1,5 V; strzałka D wskazuje na brzęczyk Rysunek 7.9. Przez złącza A i B doprowadzany jest prąd o napięciu 3 V, przez złącze C do układu scalonego zegara doprowadzany jest prąd o napięciu 1,5 V; strzałka D wskazuje na brzęczyk Na wszystkich trzech fotografiach widoczne jest złącze oznaczone literą C — wypływa za jego po- średnictwem prąd stały o napięciu 1,5 V z blaszki zwierającej bieguny kolejnych ogniw połączonych szeregowo w zasobniku. Nie wszystkie zegarki ko- rzystają z takiego złącza. W niektórych modelach jest ono używane do zasilania układów scalonych przeznaczonych do pracy pod niskim napięciem. Nie robi to nam żadnej różnicy. Potrzebujemy zegarka, który aktywuje brzęczyki alarmowe prądem stałym o napięciu 3 V. Brzęczyk na każdym z rysunków oznaczono literą D. Czerwony zegarek widoczny na rysunku 7.7 posiada dodatkowy przewód zasilający diodę LED. Demontaż zegara 49 Kup książkęPoleć książkę Teraz musisz sprawdzić, co tak naprawdę dzieje się w obwodzie zegarka, gdy ten aktywuje sygnał alar- mowy. Włóż ogniwa do zasobnika i przyłóż czarną sondę miernika do złącza oznaczonego na rysun- kach literą B — ujemnego złącza zasilającego. Zada- nie to możesz sobie ułatwić, korzystając z przewodu połączeniowego obustronnie zakończonego zaci- skami typu krokodyl. Jeden zacisk załóż na złącze zegara, a drugi na czarną sondę miernika. Podczas dalszej procedury będziesz mieć dwie ręce wolne. Układ przeznaczony do testowania działania brzę- czyka przedstawiono na rysunku 7.10. Rysunek 7.10. Pomiar napięcia na brzęczyku znajdującym się wewnątrz zegarka; korzystam z przewodów połączeniowych zakończonych zaciskami typu krokodyl, dzięki czemu mam obie ręce wolne podczas tej operacji; brzęczyk jest okrągłym elementem, do którego podłączono czerwony zacisk Dotknij czerwoną sondą miernika do złącza A — sprawdź, czy do obwodu dochodzi prąd o napięciu przynajmniej 3 V. Teraz podłącz czerwoną sondę do jednego ze złączy lutowniczych znajdujących się na tylnej ściance brzęczyka. Najprawdopodobniej tam również będzie płynął prąd o napięciu 3 V. Zmierz napięcie na pozostałych złączach brzęczyka. Mier- nik powinien wskazywać to samo napięcie również tam. Brzęczyk nie wydaje dźwięku, ponieważ na wszystkich jego złączach znajduje się ten sam do- datni potencjał, a więc pomiędzy złączami brzęczyka nie ma żadnej różnicy potencjałów! Ustaw budzik tak, aby alarm włączył się za minutę (upewnij się, że włączyłeś go za pomocą specjalne- go przełącznika). Czarna sonda miernika musi po- zostać podłączona do zasobnika baterii. Gdy włączy się alarm za pomocą drugiej sondy, zmierz napię- cie na złączach brzęczyka. Założę się, że na jednym z jego złączy będzie niestabilne, zmieniające się na- pięcie, a na pozostałych złączach Twój miernik dalej będzie wskazywał napięcie 3 V. Tę stronę brzęczyka, po której znajduje się złącze o zmiennym napięciu, nazwijmy „stroną niską”. Przełącz miernik w tryb pomiaru napięcia prądu przemiennego i zmierz ponownie napięcie po niskiej stronie działającego brzęczyka. Najprawdopodobniej w wyniku pomiaru uzyskasz napięcie niższe od 3 V, ale wyższe od 1 V. Jego zmiany będą znajdowały się w węższym zakresie niż zmiany napięcia mie- rzonego w trybie przeznaczonym do pomiaru prądu stałego. Jak to dzwoni? Jak to działa? Coś musi naprzemiennie włączać i wyłączać brzęczyk. Tym czymś jest tranzystor znaj- dujący się wewnątrz zegara. We wszystkich zegar- kach, z którymi miałem do czynienia, tranzystor był podłączony do niskiej strony brzęczyka (podobnie jak wyjście otwartego kolektora do komparatora). Tranzystor, dostarczając prąd do brzęczyka, spra- wia, że z komponentu tego wydobywa się piszczący dźwięk. Koncepcję tę przedstawiono graficznie na rysunku 7.11. Układ scalony zegara Sygnał alarmu W zegarku najprawdopodobniej zastosowano tranzystor oparty na strukturze CMOS, ale zasada jego działania jest taka sama Brzęczyk Złącze „niskiej strony” brzęczyka jest zwierane z masą, gdy tranzystor przewodzi prąd Rysunek 7.11. Typowy obwód brzęczyka w budziku; w rzeczywistości układ ten może korzystać z tranzystora wykonanego w technologii CMOS, ale zasada jego działania pozostaje niezmieniona 50 Eksperyment 7. Automatyczny sterownik lampy Kup książkęPoleć książkę Nie możesz zobaczyć samego tranzystora, ponieważ wchodzi on w skład głównego układu scalonego, na którym opiera się obwód zegarka. W praktyce w większości przypadków będzie to tranzystor wy- konany w technice CMOS, rzadziej tranzystor bipo- larny widoczny na rysunku 7.11. Oba tranzystory pełnią tę samą funkcję. Tranzystor ten będę nazywał po prostu „tranzystorem brzęczyka”. Gdy brzęczyk nie wydaje z siebie żadnego dźwię- ku, wspomniany tranzystor blokuje przepływ prądu. Potencjał dochodzący do brzęczyka z baterii nie może znaleźć ujścia. To właśnie dlatego w prze- prowadzanych wcześniej pomiarach uzyskiwałeś napięcie 3 V. Na obu złączach brzęczyka znajdował się ten sam potencjał. Gdy alarm zostaje włączony, tranzystor pozwala na przepływ prądu przez brzęczyk, a także przez sondę przyrządu pomiarowego — dlatego po jednej stronie brzęczyka zaobserwowałeś spadek napięcia. Ale różnica potencjałów nie tylko zmniejszyła się, ona także ulegała fluktuacji. Dlaczego? Istnieją brzęczyki, które mogą samodzielnie wygene- rować dźwięk o określonej częstotliwości po zasile- niu ich zwyczajnym prądem stałym. Jednak są one droższe od pasywnych brzęczyków, które działają podobnie do głośników. Tani zegarek będzie zbudo- wany na bazie taniego brzęczyka. Za generowanie sygnału o częstotliwości dźwięku odpowiedzialny jest układ scalony zegarka. Układ ten musi wyge- nerować sygnał prądu zmiennego o częstotliwości znajdującej się w granicach od 1 kHz do 2 kHz (to właśnie z tego powodu pomiar napięcia w trybie pomiaru prądu przemiennego dał lepsze rezultaty). Założę się, że napięcie sygnału wahało się w gra- nicach od 0 V do 3 V. Nie mogłeś tego dostrzec na mierniku, ponieważ działa on zbyt wolno. Korzystanie z sygnału brzęczyka Jak można w praktyce skorzystać z sygnału gene- rowanego dla brzęczyka? Układ LM339 składa się z czterech komparatorów, a dotychczas korzystali- śmy tylko z jednego z nich w celu obsługi fototran- zystora. Od tego momentu komparator ten będzie nazywany komparatorem A. Teraz będziemy korzy- stać z kolejnego komparatora, który nazwiemy kom- paratorem B. W odpowiedzi na sygnał generowany przez zegarek komparator B będzie sterować pracą kolejnego układu zegarowego 555, który wygeneruje sygnał aktywujący drugą cewkę przekaźnika (tę, która wyłącza lampę). Musimy rozwiązać jeszcze jeden problem. W obwo-
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Elektronika. Od praktyki do teorii. Kolejne eksperymenty
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: