Elektronika jest dziedziną dla wymagających. Wydaje się bardzo skomplikowana, a przyswojenie sobie choćby samych jej podstaw wymaga nie lada wysiłku. Żyjąc w świecie zdominowanym przez elektronikę, warto jednak pokusić się o znajomość jej prawideł. Zwłaszcza że dzięki płytkom Arduino i Raspberry Pi rozpoczęcie nauki jest bardzo proste. Istnieje tylko jedno niebezpieczeństwo: te płytki niepostrzeżenie mogą rozbudzić niepohamowaną ciekawość i stać się prawdziwą pasją!

Ta książka jest przewodnikiem po elektronice dla początkujących. Szczegółowe i praktyczne instrukcje przeprowadzą Cię krok po kroku przez wiele projektów, dzięki czemu mimochodem przyswoisz sobie podstawy elektroniki i równocześnie odkryjesz potencjał płytek Arduino i Raspberry Pi. Szybko nauczysz się sterować pracą diod LED, różnych silników, cewek, urządzeń zasilanych prądem przemiennym, grzejników, urządzeń chłodniczych, wyświetlaczy i generatorów dźwięku. Dowiesz się, jak możesz monitorować pracę tych urządzeń i kierować nimi poprzez internet. Dzięki tym popularnym platformom możesz nawet zaprojektować inteligentny dom z Twoim własnym systemem sterowania!

W tej książce między innymi:

• Wiele wciągających projektów, od najprostszych po bardziej złożone
• Wyjaśnienia dotyczące zastosowań Arduino i Raspberry Pi oraz różnic między nimi
• Przystępnie podane podstawy elektroniki
• Wskazówki niezbędne przy samodzielnym tworzeniu systemów sterujących
• Inspiracje i pomysły związane z internetem rzeczy (IoT)

Arduino i Raspberry Pi — steruj światłem, dźwiękiem, ruchem!

Rozdziały:

1. Wstęp (13)

• Arduino i Pi (13)
  • Raspberry Pi (13)
  • Arduino (15)
  • Co wybrać: Arduino czy Raspberry Pi? (16)
  • Alternatywy (17)
• Podsumowanie (18)

2. Arduino (19)

• Czym jest Arduino? (19)
• Instalacja zintegrowanego środowiska programistycznego Arduino (20)
• Wgrywanie szkicu (22)
• Instalowanie szkiców opisanych w tej książce (23)
• Podstawy programowania Arduino (24)
  • Struktura szkicu Arduino (24)
  • Zmienne i stałe (24)
  • Wyjścia cyfrowe (25)
  • Wejścia cyfrowe (26)
  • Wejścia analogowe (27)
  • Wyjścia analogowe (28)
  • Instrukcje if i else (28)
  • Pętle (30)
  • Funkcje (30)
• Podsumowanie (32)

3. Raspberry Pi (33)

• Czym jest Raspberry Pi? (33)
• Przygotowanie Raspberry Pi do pracy (34)
  • Przygotowanie karty microSD z pakietem NOOBS (36)
  • Konfiguracja protokołu SSH (36)
  • SSH w systemie Windows (38)
  • SSH w systemach macOS i Linux (39)
• Wiersz poleceń systemu Linux (40)
• Kod zaprezentowany w tej książce (41)
• Programowanie w Pythonie (41)
  • Witaj, świecie (42)
  • Tabulatory i wcięcia (42)
  • Zmienne (43)
  • If, while i inne instrukcje warunkowe (43)
  • Biblioteka RPi.GPIO (44)
  • Złącze GPIO (44)
  • Wyjścia cyfrowe (44)
  • Wejścia cyfrowe (45)
  • Wyjścia analogowe (45)
• Podsumowanie (45)

4. Czas rozpocząć zabawę! (47)

• Płytki stykowe (47)
  • Działanie prototypowej płytki stykowej (48)
  • Łączenie płytki prototypowej z Arduino (49)
  • Łączenie płytki prototypowej z Raspberry Pi (49)
• Pobieranie programów (50)
• Eksperyment: sterowanie diodą LED (50)
  • Lista elementów (50)
  • Schemat obwodu (51)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (52)
  • Kod Arduino (53)
  • Eksperymentowanie z Arduino (53)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (54)
  • Program Raspberry Pi (55)
  • Eksperymenty z Raspberry Pi (56)
  • Porównanie kodu obu platform (56)
• Eksperyment: sterowanie pracą silnika (56)
  • Lista elementów (57)
  • Schemat obwodu (58)
  • Eksperymentowanie bez płytek Arduino i Raspberry Pi (58)
  • Podłączanie obwodu do płytki Arduino (59)
  • Eksperymentowanie z Arduino (59)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (60)
  • Eksperymentowanie z Raspberry Pi (61)
• Podsumowanie (61)

5. Podstawy elektroniki (63)

• Prąd, napięcie i rezystancja (63)
  • Natężenie prądu (64)
  • Napięcie (64)
  • Masa (64)
  • Rezystancja (65)
• Moc (66)
• Najczęściej spotykane komponenty elektroniczne (66)
  • Rezystory (66)
  • Tranzystory (67)
  • Diody (72)
  • Diody LED (73)
  • Kondensatory (74)
  • Układy scalone (74)
• Złącza płytek Arduino i Raspberry Pi (74)
  • Wyjścia cyfrowe (75)
  • Wejścia cyfrowe (75)
  • Wejścia analogowe (75)
  • Wyjścia analogowe (75)
  • Szeregowa transmisja danych (76)
• Podsumowanie (76)

6. Diody LED (77)

• Standardowe diody LED (78)
• Ograniczanie natężenia prądu (78)
• Projekt: sygnalizator (80)
  • Lista elementów (81)
  • Założenia projektowe (81)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (81)
  • Kod Arduino (82)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (83)
  • Kod Raspberry Pi (83)
• Diody LED i technologia PWM (84)
• Diody LED RGB (85)
• Eksperyment: mieszanie kolorów (87)
  • Obwód (87)
  • Lista elementów (87)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (88)
  • Kod Arduino (89)
  • Eksperymentowanie z Arduino (90)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (90)
  • Kod Raspberry Pi (90)
  • Eksperymentowanie z Raspberry Pi (92)
• Podsumowanie (93)

7. Silniki, pompy i siłowniki (95)

• Sterowanie prędkością obrotową (PWM) (96)
• Eksperyment: sterowanie prędkością obrotową silnika prądu stałego (97)
  • Obwód (97)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (97)
  • Kod Arduino (97)
  • Eksperymentowanie z Arduino (99)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (100)
  • Kod Raspberry Pi (101)
  • Eksperymentowanie z Raspberry Pi (102)
• Sterowanie silnikami prądu stałego za pomocą przekaźników (102)
  • Sterowanie pracą przekaźnika za pomocą płytek Arduino i Raspberry Pi (103)
  • Moduły przekaźników (104)
• Eksperyment: sterowanie pracą silnika elektrycznego za pośrednictwem modułu przekaźników (105)
  • Lista elementów (105)
  • Łączenie obwodu (106)
  • Kod Arduino (107)
  • Kod Raspberry Pi (107)
• Wybieranie właściwego silnika (108)
  • Moment obrotowy (108)
  • Prędkość obrotowa (109)
  • Przekładnie (109)
  • Silniki przekładniowe (109)
• Pompy (110)
  • Pompy przewodowe (110)
  • Pompa wirowa (111)
• Projekt: podlewanie roślin przy użyciu Arduino (112)
  • Założenia projektowe (113)
  • Lista elementów (114)
  • Budowa projektu (114)
  • Kod Arduino (116)
  • Korzystanie z projektu (117)
• Siłowniki liniowe (118)
• Solenoidy (119)
• Podsumowanie (120)

8. Sterowanie pracą silnika: poziom zaawansowany (121)

• Mostki H (122)
• Mostek H w formie układów scalonych (123)
• Eksperyment: sterowanie kierunkiem i prędkością obrotów silnika (125)
  • Lista elementów (126)
  • Założenia projektowe (127)
  • Schemat płytki prototypowej (128)
  • Eksperymentowanie (129)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (131)
  • Kod Arduino (131)
  • Eksperymentowanie z Arduino (134)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (134)
  • Kod Raspberry Pi (135)
  • Eksperymentowanie z Raspberry Pi (136)
• Inne układy scalone mostków H (137)
  • L298N (137)
  • TB6612FNG (141)
• Modułowe mostki H (141)
• Projekt: zgniatarka do puszek sterowana za pomocą Arduino (142)
  • Lista elementów (143)
  • Łączenie obwodu (143)
  • Konstrukcja mechaniczna (144)
  • Kod Arduino (145)
• Podsumowanie (146)

9. Serwomechanizmy (147)

• Serwomechanizmy (147)
  • Sterowanie pracą serwomechanizmu (148)
• Eksperyment: sterowanie położeniem serwomechanizmu (149)
  • Sprzęt (149)
  • Lista elementów (150)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (151)
  • Kod Arduino (151)
  • Eksperymentowanie z Arduino (153)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (153)
  • Kod Raspberry Pi (154)
  • Eksperymentowanie z Raspberry Pi (156)
• Projekt: tańcząca marionetka Pepe i Raspberry Pi (156)
  • Lista elementów (156)
  • Założenia projektowe (157)
  • Konstrukcja (158)
  • Kod (163)
  • Korzystanie z tańczącej marionetki (165)
• Podsumowanie (165)

10. Silniki krokowe (167)

• Silniki krokowe (168)
• Bipolarne silniki krokowe (168)
• Eksperyment: sterowanie pracą bipolarnego silnika krokowego (170)
  • Lista elementów (171)
  • Założenia projektowe (172)
  • Arduino (173)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (173)
  • Kod Arduino (wersja trudniejsza) (174)
  • Kod Arduino (wersja łatwiejsza) (176)
  • Eksperymentowanie z Arduino (178)
  • Raspberry Pi (178)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (179)
  • Kod Raspberry Pi (179)
  • Eksperymentowanie z Raspberry Pi (181)
• Unipolarne silniki krokowe (181)
• Układ tranzystorów Darlingtona (182)
• Eksperyment: sterowanie pracą unipolarnego silnika krokowego (183)
  • Obwód (184)
  • Lista elementów (184)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (185)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (186)
  • Kod (186)
• Sterowanie falowe (186)
• Eksperyment: sterowanie falowe i Raspberry Pi (187)
  • Lista elementów (187)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (188)
  • Kod (188)
  • Eksperymentowanie (190)
• Bezszczotkowe silniki prądu stałego (190)
• Podsumowanie (191)

11. Ogrzewanie i chłodzenie (193)

• Rezystywne komponenty grzejne (193)
• Eksperyment: rozgrzewanie rezystora (193)
  • Lista elementów (194)
  • Budowa projektu (194)
  • Przeprowadzanie eksperymentu (194)
• Projekt: losowy detonator balonów oparty na Arduino (195)
  • Lista elementów (196)
  • Obwód (196)
  • Kod (197)
  • Korzystanie z detonatora balonów (198)
• Komponenty grzewcze (198)
• Moc i energia (199)
• Moc a wzrost temperatury (199)
  • Gotowanie wody (200)
• Ogniwa Peltiera (200)
  • Działanie ogniwa Peltiera (200)
  • Stosowanie ogniw Peltiera w praktyce (202)
• Projekt: chłodziarka do napojów (203)
  • Lista elementów (203)
  • Budowa projektu (204)
  • Korzystanie z projektu (205)
• Podsumowanie (206)

12. Pętle sterujące (207)

• Prosty termostat (207)
• Eksperyment: prosty termostat (208)
  • Lista elementów (208)
  • Założenia projektowe (209)
  • Schemat wykonawczy (211)
  • Kod (212)
  • Eksperymentowanie (214)
• Histereza (216)
• Regulator PID (216)
  • Proporcjonalność (człon P) (217)
  • Całkowanie (człon I) (218)
  • Różniczkowanie (człon D) (219)
  • Dostrajanie regulatora PID (219)
• Eksperyment: termostat PID (220)
  • Obwód (220)
  • Kod Arduino (220)
  • Eksperymentowanie z Arduino (223)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (227)
  • Kod Raspberry Pi (227)
  • Eksperymentowanie z Raspberry Pi (231)
• Projekt: termostatyczna chłodziarka do napojów (232)
  • Obwód (232)
  • Lista elementów (233)
  • Założenia projektowe (234)
  • Budowa projektu (235)
  • Kod Arduino (237)
• Podsumowanie (240)

13. Sterowanie prądem przemiennym (241)

• Sterowanie pracą urządzeń zasilanych prądem przemiennym: teoria (242)
  • Czym jest prąd przemienny? (242)
  • Przekaźniki (243)
  • Optoizolator (243)
  • Przełączanie mocy przy przejściu przez zero i triaki (244)
• Sterowanie pracą urządzeń zasilanych prądem przemiennym: praktyka (245)
  • Moduły przekaźników (245)
  • Przekaźniki statyczne (247)
  • Moduł PowerSwitch Tail (248)
• Projekt: przełącznik czasowy sterowany za pomocą Raspberry Pi (249)
  • Lista elementów (249)
  • Budowa projektu (249)
  • Kod (250)
  • Korzystanie z projektu (251)
• Podsumowanie (251)

14. Wyświetlacze (253)

• Paski diodowe (253)
• Eksperyment: sterowanie paskiem diod LED RGB (254)
  • Lista elementów (254)
  • Podłączanie obwodu do Arduino (255)
  • Kod Arduino (256)
  • Podłączanie obwodu do Raspberry Pi (257)
  • Kod Raspberry Pi (259)
• Wyświetlacze OLED korzystające z magistrali I2C (260)
• Eksperyment: podłączanie modułu wyświetlacza korzystającego z magistrali I2C do płytki Raspberry Pi (261)
  • Lista elementów (261)
  • Połączenia (262)
  • Kod Raspberry Pi (262)
  • Eksperymentowanie (264)
• Projekt: dodawanie wyświetlacza do chłodziarki napojów (264)
  • Lista elementów (264)
  • Połączenia (265)
  • Kod Arduino (265)
• Podsumowanie (267)

15. Dźwięk (269)

• Eksperyment: dźwięk i głośnik bez wzmacniacza (269)
  • Lista elementów (270)
  • Schemat płytki prototypowej (270)
  • Kod Arduino (271)
  • Eksperymentowanie z Arduino (272)
• Wzmacniacze (273)
• Eksperyment: odtwarzanie plików dźwiękowych za pomocą Arduino (273)
  • Lista elementów (273)
  • Tworzenie pliku dźwiękowego (274)
  • Kod Arduino (275)
  • Eksperymentowanie z Arduino (276)
• Podłączanie Arduino do wzmacniacza (276)
• Odtwarzanie plików dźwiękowych za pomocą Raspberry Pi (278)
• Projekt: Pepe zyskuje głos (279)
  • Lista elementów (280)
  • Schemat wykonawczy (280)
  • Kod Raspberry Pi (281)
  • Korzystanie z gadającej maskotki (283)
• Podsumowanie (283)

16. Internet rzeczy (285)

• Raspberry Pi i framework Bottle (285)
• Projekt: Raspberry Pi i przełącznik sieciowy (287)
  • Obwód (287)
  • Kod Raspberry Pi (287)
  • Korzystanie z przełącznika sieciowego (289)
• Arduino i obsługa sieci (289)
• Projekt: marionetka i Twitter (290)
  • Podłączanie Pepe do internetu (291)
  • Usługa IFTTT (If This Then That) (294)
  • Korzystanie z projektu (296)
• Podsumowanie (297)

A. Komponenty (299)

• Dostawcy (299)
• Rezystory i kondensatory (300)
• Półprzewodniki (301)
• Pozostałe komponenty (302)
• Inne rzeczy przydatne podczas pracy nad projektami (303)
• Konfiguracje złączy czipów (303)

B. Port GPIO płytki Raspberry Pi (305)

• Uwagi (306)