Elettronica DIY: la guida per hobbisti e maker (Guida completa) (Italian Edition)

"To Hack" letteralmente "fare a pezzi". Ma anche "curiosare", "scoprire" e "indagare". Se almeno una volta hai smontato un apparecchio elettronico per il semplice gusto di scoprire come è fatto, allora in questo libro troverai pane per i tuoi denti. Un manuale dedicato a tutti gli hacker, a tutti gli "smanettoni" nel senso più genuino del termine: amanti dell'hardware alle prime armi, hobbisti, creativi e curiosi che hanno deciso di rimboccarsi le maniche e iniziare a lavorare con accelerometri, condensatori, LED e servomotori. Un libro pensato tanto per il lettore a digiuno di elettronica desideroso di muovere i primi passi, tanto per quello più ambizioso che ha sempre voluto creare un braccio meccanico con controllo remoto. Si parte dalle nozioni di elettronica di base, dai motori, dai sensori e dagli schemi elettrici per arrivare a sporcarsi le mani grazie a tanti esperimenti pratici con pile, trasformatori, celle solari, circuiti integrati e molto altro ancora. Il tutto per concludere, in bellezza, con trenta prototipi basati su Arduino: dal sistema di controllo delle luci di casa all'orologio con schermo LCD, passando per il rover con controllo Wi-Fi. Introduzione Istruzioni per l’uso File di supporto al libro Capitolo 1 - Cosa serve per iniziare Dove e come acquistare il materiale Hacker elettronico Strumentazione e materiali per iniziare Strumenti Materiali per iniziare Consigli per gli acquisti Altri kit Prototipazione Breadboard Uso della breadboard Alimentazione della breadboard Millefori Basetta presensibilizzata Incisione della basetta Pulitura e foratura PCB Cavi e connettori Spine e prese Interruttori e pulsanti Cavi Spelare i fili Unire fili Guaina termoretraibile Saldatura e dissaldatura Saldatura Operazioni di saldatura Dissaldatura Coccodrilli e morsetti Attrezzatura essenziale Terza mano Multimetro Misurazioni con il multimetro Tensione continua Tensione alternata Corrente continua Corrente alternata Resistenza elettrica Oscilloscopio Come usare l’oscilloscopio Monitoraggio dei segnali Alimentazione Alimentatore da banco Capitolo 2 - Elettronica di base Elettronica analogica e digitale Elettronica di base Tensione Corrente Corrente continua e corrente alternata Potenza Resistenza Legge di Ohm Capacità Induttanza Componenti passivi Resistore Resistore fisso Collegamento di resistori in serie Collegamento di resistori in parallelo Esperimento con un resistore Resistore variabile Fotoresistore Termistore Condensatore Collegamento di condensatori in parallelo Collegamento di condensatori in serie Esperimento con un condensatore Induttore Esperimento con un induttore Trasformatore Relè Altri componenti Oscillatore al quarzo Altoparlante Microfono Componenti attivi Diodo Diodo a giunzione LED Diodo LASER Transistor Un esperimento con il transistor Polarizzazione Coefficiente di amplificazione Transistor MOSFET Circuito integrato Microprocessore Micro-storia Architettura Istruzioni RISC Capitolo 3 - Motori, sensori e display Modularità Motori elettrici Motore DC Motore DC senza spazzole Motore passo-passo Servomotore Sensori Sensore ottico Fotocellula Fotodiodo e modulo IR Fototransistor Sensore all’infrarosso Sensore acustico Trasduttore piezoelettrico Sensore a ultrasuoni Sensore di movimento Accelerometro Sensore di tilt Sensore di temperatura Sensore magnetico Sensore GPS Display LCD 16 x 2 LCD grafico 128 x 64 pixel Display a LED sette segmenti Controllo display 7 segmenti Display a 7 segmenti a catodo comune Display a 7 segmenti ad anodo comune Logica di funzionamento LED LED RGB Matrice di LED Capitolo 4 - Progettare da zero Simboli Componenti passivi Componenti attivi Porte logiche Interruttori Simboli vari Schema elettrico Strumenti per la progettazione Datasheet Schemi elettrici di esempio Fonti per il reperimento dei componenti Software per la progettazione assistita Software di simulazione Fritzing Interfaccia Vista Breadboard Vista Schema Vista PCB Pannello componenti Inspector Esempi pratici Sketch di esempio per il progetto Potentiometer Cosa fa il circuito Potentiometer L’esempio fai da te PCB Vista PCB Esportazione del file di produzione Software di simulazione Circuit Simulator CircuitLab Creare un circuito da zero con CircuitLab Circuito di prova Qucs Capitolo 5 - Primi passi Prima di iniziare Esperimenti con le pile Pile e accumulatori Pila alcalina Accumulatore al nichel-cadmio Accumulatore al nichel-metallo idruro Accumulatore agli ioni di litio Accumulatore al litio-polimero Cella fotovoltaica Misurare la tensione di una pila Serie e parallelo Pile, accumulatori e celle fotovoltaiche in serie Pile, accumulatori e celle fotovoltaiche in parallelo Esperimenti con le celle solari Esperimenti con i trasformatori Misurare la tensione di rete Operazioni sicure Ridurre la tensione Elevare la tensione Isolare un circuito Alimentatori Esperimenti con i resistori Misura della resistenza Caduta di tensione Partitore di tensione Potential Divider Calculator Misurare l’intensità luminosa Esempio di controllo crepuscolare Regolatore di tensione Esperimenti con i diodi Raddrizzatore a diodi Trasformatore con presa centrale e due diodi Trasformatore normale con ponte di Graetz Alimentare un LED Diagnostica a LED Illuminazione con molti LED Costruire uno specchio infinito a LED Illuminazione con LED RGB Esperimenti con i condensatori Caricare un condensatore Scaricare un condensatore Filtro passa-basso Filtro passa-alto Filtro passa-banda Livellare la tensione Esperimenti con i transistor Trovare i transistor Stabilizzare e regolare la tensione Semplice oscillatore sinusoidale con un transistor Polarizzazione di un transistor BC547 Prova sul campo Preamplificatore con controllo di ingresso Preamplificatore con controllo di toni Esperimenti con i circuiti integrati IC regolatori di tensione IC amplificatori operazionali Timer con operazionale Alimentatore “splitter” con operazionale Preamplificatore con filtri IC amplificatori audio Amplificatore audio 12 W IC 555 Generatore di segnali con il 555 Generatore di impulsi a onda quadra Generatore di impulsi a onda triangolare Theremin con il 555 e due fotocellule Timer con il 555 Lampeggiatore variabile Circuiti integrati digitali e microprocessori Porte logiche AND OR NOT Informazione automatica Transistor Transistor Logic Prova sul campo Simboli delle porte logiche Porta NOR Porta XOR Porta XNOR Buffer a tre stati (three-state) 3 ingressi AND/NAND Decimale, esadecimale, binario Esadecimale Binario Famiglie di IC logici Circuiti integrati serie 7400 Circuiti integrati serie 4000 Cosa si può fare con quattro porte NAND? Generatore di onda quadra con 7400 Frequenza dell’oscillatore Generatore di onda quadra con 4011 Doppio generatore di onda quadra con 4011 Lampeggiatore con 7400 Lampeggiatore con 4011 Simulazione logica Multiplexing e Charlieplexing Circuiti multiplexer e contatori Contatore con CD4026 Contatore automatico con CD4026 Contatore automatico con due CD4026 LED sequencer con CD4051 Contatore di bit 74LS193 Contatore di bit con timer 555 Contatore di bit con doppio display a 7 segmenti Altri usi dei circuiti Microprocessore ATmega328 Bootloader Piedinatura Analisi delle porte Schema elettrico Shield Xbee Scheda FTDI Alimentazione scheda FTDI Scheda FT232RL USB to Serial Scheda FTDI Basic 5V Scheda FTDI con cavo Alimentazione e pin header per il modem Test della scheda con processore ATmega328 Bootloader precaricato Programmazione ISP Shield fai-da-te Millefori con pin header impilabili per Arduino Arduino Prototyping Shield Shield su PCB Esperimenti con la scheda personalizzata con ATmega328 Capitolo 6 - 30 progetti con Arduino IDE di Arduino Installazione Esempi Listato originale dello sketch Blink Sintassi Verifica e compilazione Caricamento in memoria Modificare lo sketch Sketchbook Risorse di Arduino Progetti hardware con Arduino Procedura per l’assemblaggio dei progetti hardware Avvertenza Accensione e spegnimento di tre LED tramite tre pulsanti Sketch da caricare Controllo della luminosità di LED tramite potenziometri Sketch da caricare Analog e digital Controllo di velocità di due motori DC tramite potenziometri e transistor Sketch da caricare Interfaccia display retroilluminato 16x2 Descrizione dei pin del display Esempi LiquidCrystal Sketch da caricare Interfaccia display a 7 segmenti Codice di prova Array di dati Sketch da caricare Visualizzare i dati dei sensori Sketch da caricare Interfaccia display grafico 128x64 pixel Esempi della libreria GLCD Oscilloscopio con display grafico Controllo bidirezionale di due motori DC Sketch da caricare Controllo di servomotori con potenziometri e sensori Sketch da caricare Controllo di LED RGB con potenziometri e sensori Combinazione di colori Controllo di potenza per luci di casa con relè Programmi per Arduino Sketch da caricare Uso del sensore di tilt Sketch da caricare Termometro a LED con sensore di temperatura Sketch da caricare Termometro con visualizzazione su display Sketch da caricare Interfaccia MIDI con display Prova MIDI sul campo Esempio MIDI Out Esempi MIDI In Sketch da caricare MIDI Thru MIDI.sendNoteOn Generatore di forme d’onda con display Sketch da caricare Mini synth programmabile con 6 potenziometri Sketch da caricare VU meter audio LED Sketch da caricare VU meter audio stereo con display Sketch da caricare Scrittura e lettura dati su SD Card Collegamento di una card SD ad Arduino Sketch da caricare Connessione Internet MAC Address Visualizzare il “termometro” sul Web Scrivere e leggere i dati dalla card SD Pagine HTML Controllo remoto da Web Sketch da caricare Orologio con display controllato via Web Sketch da caricare Orologio con allarme controllato via Web Sketch da caricare Comunicazione wireless Wi-Fi Uso del modem WiFly Xbee Standard IEEE 802.15.4 XBee 1mW Chip Antenna Series 1 X-CTU Configurazione dei modem Uso dei modem Xbee Bluetooth Uso del modem Bluetooth Controllo remoto da un dispositivo wireless Controllo remoto Wi-Fi da tablet/smarthone Controllo remoto Xbee da computer/Wi-Fi Arduino con Xbee RX per ricevere dati da un programma su computer Arduino con Xbee RX per ricevere dati da un programma su computer e da un dispositivo Wi-Fi Layout di interfaccia OSC sul computer Impostazione dell’indirizzo IP Due schede Arduino con Xbee RX/TX Braccio meccanico con controllo remoto Sketch da caricare Rover con controllo Wi-Fi Sketch da caricare Controllo Bluetooth Sketch da caricare Controllo Bluetooth da smartphone Controllo con sensore a ultrasuoni Sketch da caricare Controllo motore con sensore a ultrasuoni Sketch da caricare Sviluppo di programmi per comunicare con Arduino Ambienti di sviluppo open source NetBeans Eclipse e Processing Appendice A - Strumenti ATtiny45 e ATtiny85 Caratteristiche di ATtiny45 e 85 Tutorial Cosa serve Installazione del supporto software per ATtiny45/85 Attivazione di Arduino ISP Collegare Arduino UNO e ATtiny45/85 Programmare ATtiny45/85 Collegamento del LED Riferimenti alla libreria di Arduino Display a 7 segmenti con ATtiny45/85 Programma di test da caricare in memoria di ATtiny45/85 Libreria SoftwareSerial Mandare in uscita i dati dalla porta seriale Raspberry Pi Il processore ARM1176JZF-S RAM Linux Display Video composito Video HDMI Video DSI Audio Tastiera e mouse Card SD Collegamento in rete Porta GPIO Livello logico della porta GPIO Piedinatura rev. 1 e rev. 2 Bus della porta GPIO Bus SPI Uso della porta GPIO in Python Installazione della libreria RPi.GPIO per Python Controllo LED Codice per la porta GPIO Python Blink Raspberry Pi Connection Bridge Risorse Raspberry Pi Teensy 3.0 Livello logico Installazione e test Sketch per Teensy Prova sul campo Alimentazione pcDuino Dotazione Connessioni con l’esterno Sistema operativo Primo utilizzo Applicazioni residenti Esempi di programmazione hardware Listato commentato UDOO Appendice B - Risorse Sketch di Arduino del Capitolo 6 Lista della spesa Resistori (tutti da 1/4 di watt) Potenziometri lineari Condensatori fissi Condensatori elettrolitici 25 VL Diodi Transistor Circuiti integrati Componenti vari Componenti usati nel Capitolo 6 (30 progetti con Arduino) Indirizzi utili Siti di riferimento Fiere elettronica Materiali vari Simulatori Programmazione Java