Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00276 009842 7515198 na godz. na dobę w sumie
Elektronika. Od praktyki do teorii. Wydanie II - ebook/pdf
Elektronika. Od praktyki do teorii. Wydanie II - ebook/pdf
Autor: Liczba stron: 392
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-283-2284-4 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> elektronika >> elektronika
Porównaj ceny (książka, ebook (-20%), audiobook).
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:

Spal, zepsuj, eksperymentuj — oto Twoja ścieżka do wiedzy!


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.
Znajdź podobne książki

Darmowy fragment publikacji:

Tytuł oryginału: Make: Electronics, Second Edition Tłumaczenie: Konrad Matuk ISBN: 978-83-283-2283-7 © 2016 Helion SA. Authorized Polish translation of the English edition of Make: Electronics 2nd Edition ISBN 9781680450262 © 2015 Charles Platt, 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 publish and 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/eleod2 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 Co nowego w drugim wydaniu? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII Wstęp. Jak przyjemnie spędzić czas z tą książką . . . . . . . . . . . XIX 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 7 8 9 11 12 13 14 16 19 19 19 21 22 23 V Poleć książkęKup książkę 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 23 24 25 26 27 28 28 31 32 36 36 37 37 41 43 Rozdział 2. Przełączanie i nie tylko . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 45 45 45 46 46 46 47 48 49 52 55 55 58 59 60 64 64 65 65 66 66 67 68 69 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Części . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI Spis treści Poleć książkęKup książkę Eksperyment 8: Oscylator zbudowany na przekaźniku . . . . . . . . 71 Początki pracy z płytką prototypową . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Tworzenie przewodów połączeniowych . . . . . . . . . . . . . . . 73 Zasilanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Wewnątrz płytki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Wyjaśnienie działania obwodu z przekaźnikiem . . . . . . . . . . 74 Dodawanie funkcji brzęczenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Dodawanie pojemności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Eksperyment 9: Czas i kondensatory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Ładowanie kondensatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Układ RC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Napięcie, rezystancja i pojemność . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Doświadczenie weryfikujące teorię . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Sprzężenie pojemnościowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Prąd przesunięcia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Prąd przemienny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Eksperyment 10: Przełączanie tranzystorami . . . . . . . . . . . . . . 90 Test palca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Jak zadziałał test palca? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Dodawanie potencjometru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Napięcie i natężenie prądu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Eksperyment 11: Światło i dźwięk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Fluktuacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Krok po kroku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Kondensator sprzęgający . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Jak obwód rozpoczyna pracę? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Dlaczego jest to tak skomplikowane? . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Przetworzony impuls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Zwiększanie szybkości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Dalsze modyfikacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Rozdział 3. Wkraczamy głębiej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Lista zakupów: eksperymenty od 12 do 15 . . . . . . . . . . . . . . . 107 Zasilacz (niezbędny) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Lutownica kolbowa o niskiej mocy (zalecana) . . . . . . . . . . . 108 Lutownica ogólnego przeznaczenia (zalecana) . . . . . . . . . . . 109 Statyw lutowniczy (niezbędny) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Szkło powiększające (niezbędne) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Przewody pomiarowe z końcówkami zaciskanymi (niezbędne) . . 111 Opalarka (niezbędna) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Sprzęt przydatny przy rozlutowywaniu (zalecany) . . . . . . . . . 112 Podstawka na lutownicę (zalecana) . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Spis treści VII Poleć książkęKup książkę Miniaturowa piła ręczna (zalecana) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Gratownik (zalecany) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Suwmiarka (zalecana) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Zaopatrzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Części . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Eksperyment 12: Łączenie dwóch przewodów w jeden . . . . . . . . 117 Twoje pierwsze połączenie lutowane . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Twoje drugie połączenie lutowane . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Dodawanie izolacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Modyfikacja zasilacza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Skracanie kabla zasilającego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Co dalej? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Eksperyment 13: Podgrzewanie diody . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Dokąd odpłynęło ciepło? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Zasady odprowadzania ciepła . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Eksperyment 14: Pulsujące światło nadające się na ozdobę . . . . . 133 Weryfikacja fluktuacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Zegnij druty, dodaj cynę . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Krok po kroku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Zakończenie prac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Eksperyment 15: Alarm antywłamaniowy — część I . . . . . . . . . 140 Lista oczekiwań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Implementacja listy życzeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Przełączniki magnetyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Przerwa na wykonanie obwodu tranzystorowego . . . . . . . . . 143 Przekaźnik samozatrzaskowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Blokada szkodliwego napięcia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Rozwiązanie jednego problemu tworzy kolejny problem . . . . . 147 Rozwiązywanie problemu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Dioda zabezpieczająca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Montaż obwodu na płytce prototypowej . . . . . . . . . . . . . . . 149 Dodawanie generatora dźwięku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Podsumowanie: To warto zapamiętać . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Rozdział 4. Układy scalone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Lista zakupów: eksperymenty od 16 do 24 . . . . . . . . . . . . . . . 153 Narzędzia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Komponenty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Eksperyment 16: Generowanie impulsów . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Poznaj swój układ scalony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Test monostabilny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Określanie czasu trwania impulsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 VIII Spis treści Poleć książkęKup książkę Eksperyment 17: Ustawianie wysokości tonu . . . . . . . . . . . . . . 169 Test astabilny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Modyfikacje trybu astabilnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Łączenie kości w łańcuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Generowanie dźwięku syreny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Eksperyment 18: Prawie gotowy alarm antywłamaniowy . . . . . . 178 Wykonaj w pełni sprawne urządzenie w trzech krokach . . . . . 179 Co z syreną? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Co z mechanizmem włączania i wyłączania? . . . . . . . . . . . . 186 Finalizacja projektu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Najczęstsze błędy popełniane podczas montowania w płytce perforowanej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Obudowa projektu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Lutowanie przełączników . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Montaż płytki obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Test końcowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Instalacja alarmu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Eksperyment 19: Miernik czasu reakcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Szybka demonstracja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Generowanie impulsów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Czas opracować plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 System sterowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Postęp w pracy nad projektem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Opóźnienie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Testowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Jak to działa? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Kolejne cyfry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Kalibracja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Udoskonalanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Co dalej? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Eksperyment 20: Podstawy logiki cyfrowej . . . . . . . . . . . . . . . 207 Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Zastosowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Twoja pierwsza bramka logiczna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Czego nie potrzebujesz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Eksperyment 21: Funkcjonalne połączenie . . . . . . . . . . . . . . . . 219 Uwaga na gwarancję . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 Schemat trzyczęściowego obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Jak to działa? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Więcej niż jeden przycisk? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Aktywacja przekaźnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Kość z układami logicznymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Spis treści IX Poleć książkęKup książkę Czas połączyć obwód! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Przygotowanie obwodu do pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Testowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Praca z diodami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Pytania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Połączenie z komputerem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 Udoskonalanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Eksperyment 22: Wyścig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 Cel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Od koncepcji do układu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Montaż na płytce prototypowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Udoskonalanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Eksperyment 23: Przełączanie i odbijanie . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Zasada działania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Niwelowanie odbić za pomocą bramek NOR . . . . . . . . . . . . 239 Niwelowanie odbić za pomocą bramek NAND . . . . . . . . . . . 240 Przerzutniki zatrzaskowe i przerzutniki z wejściem zegarowym . . . . . . . . . . . . . . . 241 Eksperyment 24: Rzucanie kośćmi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Licznik binarny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Testowanie licznika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Narastające i opadające zbocze impulsu . . . . . . . . . . . . . . 245 Moduł . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Tworzenie modułu 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Rozwiązanie inne niż wyświetlacz siedmiosegmentowy . . . . . 247 Wybór bramek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Ostateczna wersja obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Dobre wieści . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Liczniki tworzące łańcuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Udoskonalanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Problem zwalniania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Alternatywna koncepcja spowalniania pracy obwodu . . . . . . . 254 Rozdział 5. Co dalej? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Narzędzia, wyposażenie, podzespoły i zaopatrzenie . . . . . . . . . . 257 Przystosowanie Twojego miejsca pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Opisywanie pudełek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 Co na biurku? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Źródła informacji w sieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 Książki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Eksperyment 25: Magnetyzm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Procedura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 X Spis treści Poleć książkęKup książkę Eksperyment 26: Generowanie prądu na własnym biurku . . . . . . 268 Procedura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Zasilanie diody LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Opcjonalna rozbudowa projektu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Ładowanie kondensatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Następny eksperyment: Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Eksperyment 27: Destrukcja głośnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Procedura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 Eksperyment 28: Zabawa z cewką . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Procedura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Zanikające pole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Rezystory, kondensatory i cewki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Eksperyment 29: Filtrowanie częstotliwości . . . . . . . . . . . . . . . 280 Obudowa głośnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 Wzmacniacz w formie pojedynczego czipu . . . . . . . . . . . . . 281 Test 1-2-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Przygoda z dźwiękiem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Kaleczenie muzyki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Eksperyment 30: Przesterowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 Modyfikacja obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Eksperyment 31: Radio bez lutowania i zasilania . . . . . . . . . . . . 294 Krok 1: Cewka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 Antena i masa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Udoskonalenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Eksperyment 32: Elektronika i programowanie . . . . . . . . . . . . . 301 Definicje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Zastosowania mikrokontrolerów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Adekwatny dobór narzędzia do zadania . . . . . . . . . . . . . . . 302 Jedna płytka, wiele czipów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Czy należy bać się podróbek? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 Instalacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Instalacja w systemie Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Instalacja w systemie Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Windows — rozwiązywanie problemów . . . . . . . . . . . . . . . 306 Instalacja w systemie Mac OS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Gdy wszystko zawiodło . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Test — szkic Blink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Weryfikacja i kompilacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 Załaduj i uruchom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 Programowanie polega na uważaniu na szczegóły . . . . . . . . 312 Trwałość . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Starzenie się . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Obwody hybrydowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Spis treści XI Poleć książkęKup książkę Komponenty dyskretne — zalety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Komponenty dyskretne — wady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Mikrokontrolery — zalety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Mikrokontrolery — wady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Podsumowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Eksperyment 33: Interakcja z otoczeniem . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Korzystanie z termistora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Konwersja zakresu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Połączenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Gdzie są efekty pracy przetwornika? . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 Histereza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Analiza kodu programu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 Dodatkowe informacje dotyczące programowania . . . . . . . . . 322 Rozbudowa projektu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 Eksperyment 34: Udoskonalona kostka . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Ograniczenia nauki przez odkrywanie . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Losowość . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Pseudokod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Sygnały wejściowe przycisków . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Zegar systemowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 Ostateczna wersja pseudokodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 Praca nad płytką obwodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 Kod programu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Krótkie i długie wartości całkowitoliczbowe . . . . . . . . . . . . . 333 Funkcja setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 Pętla for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 Funkcja generująca liczby losowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 Instrukcje if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Szybkość migania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Tworzenie nowej funkcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Struktura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 Czy nie jest to zbyt skomplikowane? . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 Rozbudowa programu obsługującego kostkę . . . . . . . . . . . . 338 Inne mikrokontrolery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 Wyprawa w nieznane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 Zakończenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Rozdział 6. Narzędzia, wyposażenie, komponenty i zasoby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Zestawy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Szukanie komponentów i zakupy w internecie . . . . . . . . . . . . . 341 Sztuka szukania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Skorzystaj z komunikatora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 XII Spis treści Poleć książkęKup książkę Google i podzespoły . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Dokumentacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Ogólne zasady korzystania z wyszukiwarki . . . . . . . . . . . . . 343 Wykluczanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Alternatywy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Zbyt dużo pisania? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Katalog dystrybutora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Co kliknąć najpierw? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Szukanie a rzeczywistość . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 Serwisy aukcyjne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Amazon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Wyłączanie automatycznego uzupełniania . . . . . . . . . . . . . . 347 Czy warto zadawać sobie tyle trudu, aby znaleźć niezbędne komponenty? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Lista zasobów i komponentów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Zasoby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Komponenty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 Pozostałe komponenty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 Zakupy: Rozdział 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 Zakupy: Rozdział 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 Zakupy: Rozdział 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 Zakupy: Rozdział 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 Zakupy: Rozdział 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 Kupowanie narzędzi i wyposażenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Narzędzia i sprzęt niezbędne do pracy nad projektem opisanym w rozdziale 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Narzędzia i sprzęt niezbędne do pracy nad projektem opisanym w rozdziale 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Narzędzia i sprzęt niezbędne do pracy nad projektem opisanym w rozdziale 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Dystrybutorzy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 O autorze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Kolofon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Spis treści XIII Poleć książkęKup książkę XIV Spis treści Poleć książkęKup książkę Eksperyment 3: Twój pierwszy obwód Nadszedł czas, aby wykorzystać prąd do zrobienia czegoś, co chociaż w małym stopniu jest użytecz- ne. Do tego będziesz potrzebował komponentów zwanych rezystorami oraz diody świecącej (LED). Potrzebne będą: • bateria 9 V, liczba: 1, • rezystory: 470 W, 1 kW i 2,2 kW, liczba: po jednym rezystorze z każdej wartości, Rysunek 1.38. André-Marie Ampère odkrył, że prąd płynący przez przewód wytwarza wokół niego pole elektromagnetyczne. Wykorzystał tę zasadę do przeprowadzenia pierwszych wiarygodnych pomiarów tego, co później zostało określone mianem natężenia prądu opisującej sposób, w jaki przepływający prąd ge- neruje pole elektromagnetyczne. To on również zbudował pierwsze urządzenie służące do pomiaru przepływu prądu (zwane galwanometrem). Jest także odkrywcą fluoru. Sprzątanie i recyklizacja Pierwsza bateria AA, którą zwarłeś, jest prawdopo- dobnie uszkodzona i nie można jej w żaden sposób zregenerować. Powinieneś się jej pozbyć. Wrzucenie baterii do śmietnika nie jest najlepszym pomysłem, ponieważ zawiera ona metale ciężkie, które powinny być trzymane z dala od naszego ekosystemu1. Przepalony bezpiecznik jest bezużyteczny i może zostać wyrzucony. Druga bateria, chroniona przez bezpiecznik, powinna być nadal sprawna. Również pojemnik na baterię nadaje się do dalszego użycia. 1 W Polsce za wyrzucenie baterii lub akumulatorów do zwykłego pojemnika na śmieci grozi grzywna — przyp. tłum. Eksperyment 3: Twój pierwszy obwód • dioda LED, dowolny typ, liczba: 1, • przewody probiercze obustronnie zakończone zaciskami typu krokodyl, liczba: 3, • multimetr. Przygotowanie Nadeszła pora na zapoznanie się z najbardziej fun- damentalnym komponentem, jakiego używać bę- dziemy w obwodach elektronicznych: skromnym rezystorem. Jak sugeruje jego nazwa, stawia on opór przepływającemu prądowi. Jego wartość, jak pewnie się spodziewasz, mierzona jest w omach. Jeśli kupiłeś zestaw rezystorów z czyjejś wyprzedaży garażowej, najprawdopodobniej nie masz żadnych informacji na temat ich faktycznej rezystancji. Nic nie szkodzi, możemy to łatwo sprawdzić. Mówiąc szczerze, nawet gdyby były one jasno opisane, i tak chciałbym, abyś sprawdził ich wartości samodziel- nie. Możesz zrobić to na dwa sposoby: • Użyj swojego miernika uniwersalnego. Będzie to doskonały trening interpretacji wartości wyświetlanych na jego wyświetlaczu. • Naucz się kodów paskowych, nadrukowa- nych na większości rezystorów. Instrukcje znajdziesz w poniższej sekcji — „Podstawy: Odczytywanie wartości rezystorów”. Po ich sprawdzeniu dobrze jest je posortować do odpowiednio opisanych przedziałek w małym plastikowym pudełku na części. Pudełka tego typu 19 Poleć książkęKup książkę znajdziesz na przykład w dużych sklepach budow- lanych lub w internecie. Posortowane rezystory możesz również trzymać w małych, foliowych wo- reczkach. Woreczki strunowe znajdziesz w ofercie serwisu aukcyjnego Allegro. PODSTAWY: Odczytywanie wartości rezystorów Niektóre rezystory mają swoją wartość wyrażoną w jasny sposób za pomocą mikroskopijnego na- druku, który możesz odczytać przy użyciu szkła powiększającego (patrz rysunek 1.39). Rysunek 1.39. Mało które rezystory posiadają nadrukowane wartości charakterystyczne Jednak większość z nich jest oznaczona kolorowymi paskami (patrz rysunek 1.40). Rysunek 1.40. Cztery przykładowe rezystory oznaczone kodem paskowym Na rysunku 1.41 pokazano przykładowe rezystory. Od góry: 1 500 000 W (1,5 MW) przy 10 tolerancji, 560 W przy 5 tolerancji, 4,7 kW przy 10 tolerancji i 65 500 W (65,5 kW) przy 5 tolerancji. Ten kod działa w sposób następujący: • Musisz zignorować kolor samej obudowy. (Wyjątek stanowi kolor biały — rezystory Rysunek 1.41. Schemat kodowania wartości rezystorów; niektóre rezystory posiadają po lewej stronie cztery, a nie trzy paski (zostanie to wyjaśnione później) o białych obudowach są ognioodporne i na- leży je zastępować rezystorami tego samego typu, ale prawdopodobieństwo, że spotkasz taki rezystor, jest bardzo niskie). • Szukaj paska srebrnego lub złotego. Jeżeli go znajdziesz, obróć rezystor tak, aby ten pasek znajdował się po Twojej prawej stronie. Kolor srebrny oznacza, że wartość rezystora jest wyrażona z 10-procentową precyzją, a złoty z 5-procentową precyzją. Precyzja wykonania rezystora zwana jest również tolerancją. • Jeżeli nie znajdziesz paska złotego lub srebr- nego, obróć rezystor tak, aby kod paskowy znajdował się po Twojej lewej stronie. Powinie- neś teraz patrzeć na trzy kolorowe paski po le- wej stronie rezystora. Niektóre rezystory mają ich więcej, ale tymi zajmiemy się za chwilę. • Kolory pierwszych dwóch pasków (od lewej do prawej) odwołują się do dwóch pierw- szych cyfr wartości rezystora. Kolor trzeciego paska od lewej informuje o tym, ile zer należy zapisać po dwóch pierwszych cyfrach. War- tości poszczególnych kolorów przedstawiono na rysunku 1.40. 20 Podstawy Poleć książkęKup książkę Jeżeli natkniesz się na rezystor z czterema paskami zamiast trzech, pierwsze trzy będą cyframi, a czwar- ty liczbą zer. Trzeci pasek numeryczny pozwala na lepsze wykalibrowanie tolerancji wartości rezystora. Trudne do zapamiętania? Zdecydowanie. Dlatego prościej jest sprawdzić wartość przy użyciu Twojego miernika. Musisz jedynie być świadomy tego, że miernik może pokazać wartość odbiegającą nieco od domniemanej wartości rezystora. Wynika to stąd, że precyzja Twojego miernika nie jest doskonała lub precyzja samego rezystora nie jest doskonała (lub oba te przypadki zachodzą jednocześnie). Nie- wielkie odchylenia wartości komponentów nie mają znaczenia podczas pracy nad projektami opisanymi w tej książce. Generowanie światła za pomocą diod LED Przyjrzyj się teraz jednej ze swoich diod LED. Żarów- ka starego typu marnuje sporo energii, przekształ- cając energię elektryczną w ciepło. Diody LED są znacznie zmyślniejsze: niemal całą dostarczoną im energię konwertują na światło, a ich żywotność jest niemal nieskończona — pod warunkiem że będziesz je traktował w odpowiedni sposób. Dioda LED jest dosyć wybredna pod względem ilości otrzymywanej energii i sposobu jej dostarczania. Przestrzegaj zawsze następujących reguł: • Dłuższa końcówka diody LED musi otrzymać wyższe dodatnie napięcie w porównaniu do końcówki krótszej. • Dodatnia różnica potencjałów pomiędzy dłuższą i krótszą końcówką diody nie może przekroczyć limitu wyznaczonego przez jej producenta. Tę różnicę potencjałów określa się mianem napięcia przewodzenia. • Prąd płynący przez diodę LED nie może prze- kroczyć górnej granicy wyznaczonej przez jej producenta. Prąd ten określamy mianem prądu przewodzenia. Co się stanie, jeśli przekroczysz te wartości? Prze- konamy się wykonując eksperyment numer 4. Upewnij się, że używana przez Ciebie bateria 9 V jest świeża. Baterię możesz podłączyć za pomocą klipsa widocznego na rysunku 1.8, ale moim zda- niem łatwiej jest podłączyć do baterii zaciski typu krokodyl (patrz rysunek 1.42). Rysunek 1.42. Twój pierwszy obwód zasilający diodę LED Teraz wybierz rezystor 2,2 kW. Pamiętaj, że „2,2 kW” oznacza „2200 omów”. Dlaczego rezystor charakte- ryzuje się oporem 2200 W, a nie 2000 W? Wyjaśnię to w sekcji „Teoria: Niestandardowe wartości”. Jeżeli chcesz, to możesz tam zajrzeć już teraz. Kod paskowy rezystora 2,2 kW powinien być na- stępujący: czerwony-czerwony-czerwony — po liczbie dwa znajduje się kolejna liczba dwa, a za nią dwa zera. Potrzebujesz również rezystora 1 kW (brązowy-czarny-czerwony) i 470 W (żółty-fioleto- wy-brązowy). Wepnij rezystor 2,2 kW w obwód, tak jak pokazują to rysunki 1.42. Upewnij się, że Twoja bateria nie jest ułożona na odwrót — jej dodatni biegun powinien być zwrócony w prawo. Eksperyment 3: Twój pierwszy obwód 21 Poleć książkęKup książkę • Znak plus zawsze oznacza „dodatni”. • Znak minus zawsze oznacza „ujemny”. Upewnij się, że dłuższe złącze diody LED jest zwró- cone w prawo, i sprawdź, czy żaden z zacisków typu krokodyl nie stykał się z innym zaciskiem tego typu. Powinieneś widzieć diodę LED świecącą bar- dzo słabo. Zamień teraz swój rezystor 2,2 kW na rezystor 1 kW. Dioda powinna teraz świecić jaśniej. Zamień rezystor 1 kW na 470 W. Dioda powinna świecić jeszcze jaśniej. To może wyglądać na bardzo elementarne ćwicze- nie, ale udowadnia jedną istotną rzecz. Rezystor blokuje pewną część napięcia w układzie. Możesz traktować go jako węzeł lub zwężenie w giętkim wężu. Rezystor o wyższej wartości blokuje więcej napięcia, pozostawiając go mniej dla diody. Sprawdzanie rezystorów Opór elektryczny rezystora możesz sprawdzić za pomocą multimetru. Jest to bardzo proste. Proce- durę pomiarową przedstawiono na rysunku 1.43. Po pierwsze, multimetr powinien być ustawiony w tryb pomiaru omów. Odłącz rezystor od innych komponentów i podłącz do niego przewody pro- biercze miernika. Jeżeli Twój miernik wymaga ręcznego określenia zakresu pomiarowego, to ustaw zakres wyższy od spodziewanej wartości wyniku pomiaru. Ustawienie zbyt niskiego zakresu pomiarowego może spowodować wyświetlenie komunikatu błędu. Pamiętaj o tym, że bardziej dokładne wyniki po- miarów uzyskasz, przyciskając mocno złącza re- zystora do końcówek próbników. Nie przytrzymuj tych elementów palcami, ponieważ rezystancja Twojego ciała zostanie wtedy połączona równo- legle z oporem elektrycznym rezystora. Rezystor umieść na podłożu będącym izolatorem (może być to np. powierzchnia stołu, która nie jest wykonana z metalu) i przyciśnij złącza rezystora metalowymi końcówkami próbników. Rysunek 1.43. Pomiar oporu elektrycznego rezystora Rezystor możesz również podłączyć do przewodów miernika za pośrednictwem przewodów obustronnie zakończonych końcówkami typu krokodyl. Zabieg taki sprawia, że wykonując pomiary, będziesz miał wolne ręce. TEORIA: Niestandardowe wartości Po przyjrzeniu się kilku rezystorom lub dokonaniu ich zakupu zobaczysz, że niektóre pary cyfr się po- wtarzają. Występują rezystancje: 1,0 kW, 1,5 kW, 2,2 kW, 3,3 kW, 4,7 kW i 6,8 kW, a także 10 kW, 15 kW, 22 kW, 33 kW, 47 kW i 68 kW. Powtarzające się pary cyfr są mnożnikami — pod- stawowe wartości rezystorów uzyskujemy, mnożąc je przez 1, 1000, 10 000, 100 lub 10. Ma to logiczne uzasadnienie. W przeszłości wie- le rezystorów charakteryzowało się dokładnością wykonania na poziomie ±20 . W związku z tym rezystor 1 kW mógł w rzeczywistości charaktery- zować się rezystancją nawet 1 + 20 = 1,2 kW. W związku z tym produkcja rezystorów o oporze znamionowym znajdującym się w zakresie od 1 kW do 1,5 kW była bezsensowna. Podobnie wygląda to w przypadku rezystora 68 W. Mógł on mieć mak- symalną rezystancję 68 + 20 = nieco ponad 80 W, a rezystor 100 W mógł w rzeczywistości mieć najniższą rezystancję na poziomie 100 – 20 = 80 W. W związku z tym produkcja komponentów 22 Podstawy Poleć książkęKup książkę o znamionowej rezystancji znajdującej się w zakresie od 68 do 100 W była bez sensu. Górny rząd wartości znajdujących się w tabeli 1.4 przedstawia liczby, które były stosowanymi dawniej mnożnikami. Liczby te są wciąż często stosowane nawet dzisiaj, pomimo że współczesne rezystory charakteryzują się dokładnością ±10 lub lepszą. Tabela 1.4. Tradycyjne mnożniki wartości charakterystycznych rezystorów i kondensatorów 1,0 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8 1,1 1,2 1,3 1,6 1,8 2,0 2,4 2,7 3,0 3,6 3,9 4,3 5,1 5,6 6,2 7,5 8,2 9,1 Jeżeli wartości znajdujące się w trzecim rzędzie dodasz do wartości znajdujących się w pierwszym rzędzie tabeli, to otrzymasz zbiór wszystkich moż- liwych mnożników rezystorów charakteryzujących się tolerancją ±10 . Jeżeli dodasz do tego zbioru wartości podane w drugim i czwartym rzędzie ta- beli, to otrzymasz wszystkie mnożniki rezystorów charakteryzujących się tolerancją ±5 . W projektach opisanych w tej książce korzystamy tylko z sześciu podstawowych mnożników. Ma to na celu minimalizację różnorodności stosowanych komponentów. W układach wymagających dużej dokładności (np. w przypadku obwodu mierzącego Twój refleks w eksperymencie numer 19) możesz dostroić obwód za pomocą rezystora. Komponent ten zostanie opisany w kolejnym eksperymencie. Sprzątanie i recyklizacja Baterii i diody użyjemy w następnym eksperymen- cie. Rezystory przydadzą się w przyszłości. Eksperyment 4: Zmiana rezystancji Potencjometry pozwalają na zmianę napięcia i natężenia prądu przez zmianę rezystancji. Ten eksperyment pozwoli Ci dowiedzieć się więcej na temat napięcia, natężenia i związku pomiędzy nimi. Dowiesz się również, jak odczytywać karty katalo- gowe producenta. Potrzebne będą: • bateria 9 V, liczba: 1, • rezystory: 470 W i 1 kW, liczba: po jednym rezystorze każdego typu, • standardowe diody LED, liczba: 2, • przewody zakończone obustronnie zaciskami typu krokodyl, liczba: 4, • potencjometr, 1 kW, liniowy, liczba: 2; • miernik uniwersalny, liczba: 1. Zajrzyj do wnętrza swojego potencjometru Pierwszą rzeczą, jaką chcę, abyś wykonał, jest sprawdzenie zasady działania potencjometru. Oznacza to, że będziesz musiał dostać się do jego wnętrza. Właśnie z tego powodu na Twojej liście zakupów znalazły się dwa takie potencjometry (na wypadek gdybyś nie był w stanie złożyć pierwszego z powrotem w całość). Niektórzy czytelnicy poprzedniego wydania twier- dzili, że nie warto ryzykować zniszczenia poten- cjometru w celu zobaczenia tego, co jest w jego wnętrzu, ale moim zdaniem nauka często wiąże się z ponoszeniem strat (zużywamy papier, długopisy i mazaki do tablic suchościeralnych). Jeżeli napraw- dę nie chcesz ryzykować zniszczenia potencjome- tru, to wystarczy, że uważnie będziesz przyglądać się fotografiom umieszczonym w dalszej części tego rozdziału. Większość potencjometrów jest przytrzymywana przez metalowe zakładki. Powinieneś być w sta- nie chwycić je przy użyciu szczypiec (okrągłych lub z ostrzem), a następnie odgiąć na zewnątrz. Możesz je również podważyć za pomocą noża lub płaskiego śrubokrętu. Nie wymieniałem tych rzeczy na liście narzędzi niezbędnych do wykonania tego Eksperyment 4: Zmiana rezystancji 23 Poleć książkęKup książkę eksperymentu, ponieważ mam nadzieję, że w swoim domu masz nóż, śrubokręt lub szczypce. Trzy zakładki wyróżniono na rysunku 1.44 kolorem czerwonym (czwarta zakładka jest ukryta za obro- towym trzonkiem potencjometru). Na rysunku 1.45 przedstawiono odgięte zakładki. Rysunek 1.44. Zakładki obudowy potencjometru Rysunek 1.45. Zakładki wygięte do góry i na zewnątrz Po odgięciu zakładek bardzo ostrożnie pociągnij za jego trzon jednocześnie trzymając spodnią metalo- wą część potencjometru w drugiej ręce. Wnętrze potencjometru pokazano na rysunku 1.46. Wewnątrz potencjometru zobaczysz okrągły ma- teriał rezystancyjny. W zależności od tego, czy kupiłeś najtańszy możliwy potencjometr, czy też trochę wyższej klasy, w środku znaleźć możesz Rysunek 1.46. Zakreślony ślizgacz potencjometru pierścień przewodzącego plastiku lub nawinięty zwój drutu. W obu przypadkach zasada działania jest taka sama. Drut lub plastik stanowi pewną re- zystancję (w tym przypadku o całkowitej wartości 1 kW) i w miarę jak kręcisz wałem potencjometru, ślizgacz ociera się o tę rezystancję, dając Ci skrót pomiędzy dowolnym punktem a środkowym wy- prowadzeniem. Ślizgacz oznaczono kolorem czer- wonym na rysunku 1.46. Możesz spróbować złożyć go ponownie. Jeśli się nie uda, użyj potencjometru zapasowego. Testowanie potencjometru Aby przetestować potencjometr, przestaw swój miernik na pomiar rezystancji (zakres pomiarowy pozwalający na pomiar rezystancji maksymalnej na poziomie przynajmniej 1 kW) i dotknij końcówkami sąsiednich wyprowadzeń potencjometru (patrz ry- sunek 1.47). Kręcąc wałem potencjometru w kie- runku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara (gdy patrzysz na potencjometr od góry), zobaczysz, że rezystancja spada prawie do zera. Gdy kręcisz wałem potencjometru w kierunku prze- ciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara, re- zystancja wzrasta, osiągając maksymalną wartość około 1 kW. Teraz nie ruszaj czarnego próbnika, a czerwony próbnik przyłóż do przeciwnego złą- cza potencjometru. Działanie potencjometru będzie odwrócone. 24 Podstawy Poleć książkęKup książkę UWAGA: Eksperyment o charakterze destrukcyjnym Wykonywałem ten eksperyment wielokrotnie i za każdym razem przebiegał on bezpiecznie, ale jeden z czytelników zgłosił przypadek pęknięcia diody LED. Jeżeli chcesz czuć się bezpiecznie, to załóż okulary ochronne. Możesz również skorzystać ze zwykłych okularów. Przyciemnianie diody LED Teraz możesz użyć potencjometru do regulacji jas- ności diody LED. Podłącz wszystko tak, jak pokaza- no na rysunku 1.48, zwracając szczególną uwagę na to, aby metalowe części krokodylków nie stykały się ze sobą. W eksperymencie numer 3 prąd zasilający diodę przepływał przez rezystor charakteryzujący się stałą rezystancją (patrz rysunek 1.42), a teraz będzie płynął przez potencjometr. Rysunek 1.48. Regulacja jasności diody LED za pomocą potencjometru Zacznij od ustawienia potencjometru w pozycji skraj- nie skręconej przeciwnie do ruchu wskazówek ze- gara, w przeciwnym wypadku spalisz diodę LED, zanim jeszcze zaczniesz na dobre eksperyment. Rysunek 1.47. Procedura testowania pracy potencjometru Czy Twoim zdaniem środkowe złącze jest połączone ze ślizgaczem znajdującym się wewnątrz potencjo- metru? Czy pozostałe dwa złącza potencjometru połączone są z końcami materiału rezystancyjnego znajdującego się wewnątrz potencjometru? Jeżeli przyłożysz czerwony próbnik w miejsce, do którego aktualnie przyłożony jest czarny próbnik, a czarny próbnik przełożysz w miejsce, do które- go przyłożony jest czerwony próbnik, to mierzona wartość rezystancji nie ulegnie zmianie. Nie wpływa na nią kierunek przepływu prądu. Potencjometry, w przeciwieństwie do diod LED, nie charakteryzują się określoną polaryzacją. UWAGA: Nie podłączaj obwodu do prądu Nie podłączaj źródeł prądu do obwodu, w którym wykonujesz pomiary rezystancji. Podczas pomiaru rezystancji multimetr dostarcza do obwodu prąd o niskim napięciu pobierany z baterii znajdującej się wewnątrz miernika. Napięcie to nie powinno konku- rować z napięciem zasilającym obwód. Eksperyment 4: Zmiana rezystancji 25 Poleć książkęKup książkę Przekręć teraz bardzo powoli pokrętło potencjome- tru w kierunku pokazanym przez strzałkę. Zauwa- żysz, że dioda zaczyna świecić coraz jaśniej — do momentu, ups, kiedy zupełnie zgaśnie. Czy widzisz teraz, jak łatwo można zepsuć współczesną elek- tronikę? Gdy pisałem o przyciemnianiu diody LED, prawdopodobnie nie spodziewałeś się, że ściemni- my ją na zawsze. Wyrzuć tę diodę LED. Ona już nie zaświeci. Weź nową — tym razem będziemy bardziej ostrożni. Do obwodu dodaj rezystor 470 W, tak jak pokazano na rysunku 1.49. Prąd zasilający diodę będzie teraz płynąć przez rezystor 470 W oraz przez potencjo- metr. W związku z tym dioda LED będzie chroniona przed uszkodzeniem, nawet gdy rezystancja poten- cjometru spadnie do zera. Teraz możesz operować wałem potencjometru i nie bać się, że uszkodzisz diodę LED. Rysunek 1.49. Obwód, w którym dioda LED jest chroniona przed uszkodzeniem Mam nadzieję, że wiesz już, że dioda LED jest zbyt delikatnym komponentem, aby podłączyć ją bezpo- średnio do baterii 9 V. Dioda włączana do obwodu zawsze musi być chroniona za pomocą dodatkowej rezystancji. Czy możliwe jest zasilanie diody LED bezpośrednio z pojedynczego ogniwa o napięciu 1,5 V? Sprawdź to. Napięcie 1,5 V jest niższe od wartości progowej charakteryzującej diodę LED. Określmy napięcie wy- magane przez diodę LED. Pomiar różnicy potencjałów Podczas gdy baterie są podłączone do obwodu, ustaw swój miernik na pomiar napięcia (woltów) prądu stałego (DC). Nie musisz zmieniać gniazda miernika, do którego podłączony jest czerwony próbnik — gniazdo to może służyć do pomiaru na- pięcia oraz rezystancji. Jeżeli posiadasz miernik z ręczną regulacją zakre- su pomiarowego, to wybierz zakres pozwalający na pomiar maksymalnego napięcia większego od 9 V. Pamiętaj o tym, że etykiety poszczególnych zakresów wskazują maksymalne wartości mierzone w danym zakresie pomiarowym. Dotknij teraz końcówkami pomiarowymi dwóch wyprowadzeń potencjometru, których używaliśmy (patrz rysunek 1.50). Spróbuj utrzymać próbniki we właściwych miejscach, poruszając wałkiem poten- cjometru. Zobaczysz, że mierzone napięcie zmienia się. Pomiędzy dwoma próbnikami zachodzi różnica potencjałów. • Różnicą potencjałów nazywamy napięcie po- między dwoma punktami. Teraz dotknij obu stron diody LED. Spróbuj utrzymać końcówki pomiarowe w tej pozycji i jednocześnie przekręcić potencjometr odrobinę w dół. Powinie- neś zauważyć, że napięcie na diodzie również ulega zmianie, ale nie są to tak duże zmiany, jakich byś się spodziewał. Dioda do pewnego stopnia dostosowuje się do warunków pracy, zmieniając swoją rezystan- cję wraz ze zmianami napięcia i natężenia prądu. Co się stanie, gdy zamienisz ze sobą próbniki? Na wyświetlaczu multimetru powinien pojawić się znak minus. Nie uszkodzisz w ten sposób miernika, ale 26 Podstawy Poleć książkęKup książkę taka sama, jak napięcie dostarczone przez baterie. • Napięcie (różnicę potencjałów) mierzysz w sposób względny, pomiędzy dwoma punk- tami w obwodzie. • Podczas pomiaru napięcia używaj miernika jak stetoskopu, bez poruszania lub przery- wania połączeń w obwodzie. Sprawdzanie przepływu Chciałbym, abyś dokonał teraz innego rodzaju po- miaru — pomiaru natężenia prądu w obwodzie, używając Twojego miernika z ustawieniem mA (miliampery). Pamiętaj: • Prąd możesz mierzyć jedynie, kiedy przepły- wa on przez miernik. • Musisz wstawić swój miernik do obwodu. • Zbyt duży prąd spowoduje przepalenie bez- piecznika wewnątrz miernika. • Musisz skorzystać z gniazda miernika ozna- czonego etykietą mA. Może to być to samo gniazdo, z którego korzystałeś dotychczas, ale w przypadku niektórych multimetrów czerwony przewód probierczy należy podłą- czyć do innego gniazda. Zanim przejdziesz dalej, upewnij się, że ustawiłeś swój miernik na pomiar mA, a nie woltów. UWAGA: Przeciążenie miernika Zachowaj ostrożność, mierząc natężenie prądu. Gdybyś np. dotknął próbnikami bezpośrednio do biegunów baterii, a miernik był włączony w tryb pomiaru natężenia prądu, to doszłoby do natych- miastowego przeciążenia urządzenia pomiarowe- go, w wyniku czego przepaliłby się bezpiecznik znajdujący się w jego wnętrzu. Tańsze mierniki nie są wyposażane w dodatkowe bezpieczniki, a więc będziesz musiał otworzyć ich obudowę, sprawdzić parametr znamionowy bezpiecznika, a następnie znaleźć identyczny bezpiecznik. To naprawdę iry- tujące (sytuacja taka spotkała mnie kilkakrotnie). Rysunek 1.50. Różnica potencjałów pomiędzy biegunami diody LED łatwiej jest przeprowadzać pomiar, przykładając czerwony próbnik do punktu o wyższym, dodatnim potencjale. Na koniec przyłóż próbniki do rezystora, a zobaczysz, że tu również dochodzi do zmiany różnicy potencja- łów (spadku napięcia) podczas poruszania wałkiem potencjometru. Prąd dostarczany przez baterię płynie przez wszystkie komponenty tego prostego obwodu. Gdy potencjometr stawia mniejszy opór prądowy, to prąd o większym napięciu płynie przez rezystor i diodę LED. Obniżając rezystancję potencjometru, obniżamy rezystancję całego obwodu i umożliwiamy przepływ prądu o większym natężeniu. Warto zapamiętać następujące prawidłowości: • Jeżeli zsumujesz spadki napięcia na urządze- niach w obwodzie, całkowita suma będzie Eksperyment 4: Zmiana rezystancji 27 Poleć książkęKup książkę Wymiana bezpiecznika w niektórych tanich multi- metrach to naprawdę skomplikowane zadanie. • Pomiaru prądu dokonuj tylko wtedy, gdy w obwodzie znajdują się komponenty ogra- niczające jego natężenie. • Jeżeli Twój miernik jest wyposażony w do- datkowe złącze przeznaczone do pomiaru natężenia prądu, to podłączaj do niego czer- wony przewód probierczy tylko wtedy, gdy dokonujesz pomiaru natężenia prądu. Przed dokonaniem pomiaru napięcia oraz natężenia przełącz go w drugie gniazdo. Pomiar prądu Włącz swój miernik do obwodu pomiędzy diodę LED i potencjometr, tak jak pokazuje to rysunek 1.51. Poruszaj potencjometrem. Zobaczysz, że zmiana rezystancji powoduje zmianę natężenia prądu. W po- przednim eksperymencie dioda została spalona, po- nieważ przepływ zbyt dużego prądu spowodował jej przegrzanie. Dioda stopiła się jak drut bezpiecznika. Wyższa rezystancja ogranicza natężenie prądu. Pora na interesujący eksperyment. Ustaw poten- cjometr w skrajne lewe położenie. Zapisz wartość prądu płynącego przez obwód. Teraz, nie zmieniając ustawienia potencjometru, wst
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Elektronika. Od praktyki do teorii. Wydanie II
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: