Zrób to sam. Generowanie ruchu, światła i dźwięku za pomocą Arduino i Raspberry Pi

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! Spis treści 1. Wstęp Arduino i Pi Raspberry Pi Arduino Co wybrać: Arduino czy Raspberry Pi? Alternatywy Podsumowanie 2. Arduino Czym jest Arduino? Instalacja zintegrowanego środowiska programistycznego Arduino Wgrywanie szkicu Instalowanie szkiców opisanych w tej książce Podstawy programowania Arduino Struktura szkicu Arduino Zmienne i stałe Wyjścia cyfrowe Wejścia cyfrowe Wejścia analogowe Wyjścia analogowe Instrukcje if i else Pętle Funkcje Podsumowanie 3. Raspberry Pi Czym jest Raspberry Pi? Przygotowanie Raspberry Pi do pracy Przygotowanie karty microSD z pakietem NOOBS Konfiguracja protokołu SSH SSH w systemie Windows SSH w systemach macOS i Linux Wiersz poleceń systemu Linux Kod zaprezentowany w tej książce Programowanie w Pythonie Witaj, świecie Tabulatory i wcięcia Zmienne If, while i inne instrukcje warunkowe Biblioteka RPi.GPIO Złącze GPIO Wyjścia cyfrowe Wejścia cyfrowe Wyjścia analogowe Podsumowanie 4. Czas rozpocząć zabawę! Płytki stykowe Działanie prototypowej płytki stykowej Łączenie płytki prototypowej z Arduino Łączenie płytki prototypowej z Raspberry Pi Pobieranie programów Eksperyment: sterowanie diodą LED Lista elementów Schemat obwodu Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Program Raspberry Pi Eksperymenty z Raspberry Pi Porównanie kodu obu platform Eksperyment: sterowanie pracą silnika Lista elementów Schemat obwodu Eksperymentowanie bez płytek Arduino i Raspberry Pi Podłączanie obwodu do płytki Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Eksperymentowanie z Raspberry Pi Podsumowanie 5. Podstawy elektroniki Prąd, napięcie i rezystancja Natężenie prądu Napięcie Masa Rezystancja Moc Najczęściej spotykane komponenty elektroniczne Rezystory Tranzystory Diody Diody LED Kondensatory Układy scalone Złącza płytek Arduino i Raspberry Pi Wyjścia cyfrowe Wejścia cyfrowe Wejścia analogowe Wyjścia analogowe Szeregowa transmisja danych Podsumowanie 6. Diody LED Standardowe diody LED Ograniczanie natężenia prądu Projekt: sygnalizator Lista elementów Założenia projektowe Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Diody LED i technologia PWM Diody LED RGB Eksperyment: mieszanie kolorów Obwód Lista elementów Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Eksperymentowanie z Raspberry Pi Podsumowanie 7. Silniki, pompy i siłowniki Sterowanie prędkością obrotową (PWM) Eksperyment: sterowanie prędkością obrotową silnika prądu stałego Obwód Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Eksperymentowanie z Raspberry Pi Sterowanie silnikami prądu stałego za pomocą przekaźników Sterowanie pracą przekaźnika za pomocą płytek Arduino i Raspberry Pi Moduły przekaźników Eksperyment: sterowanie pracą silnika elektrycznego za pośrednictwem modułu przekaźników Lista elementów Łączenie obwodu Kod Arduino Kod Raspberry Pi Wybieranie właściwego silnika Moment obrotowy Prędkość obrotowa Przekładnie Silniki przekładniowe Pompy Pompy przewodowe Pompa wirowa Projekt: podlewanie roślin przy użyciu Arduino Założenia projektowe Lista elementów Budowa projektu Kod Arduino Korzystanie z projektu Siłowniki liniowe Solenoidy Podsumowanie 8. Sterowanie pracą silnika: poziom zaawansowany Mostki H Mostek H w formie układów scalonych Eksperyment: sterowanie kierunkiem i prędkością obrotów silnika Lista elementów Założenia projektowe Schemat płytki prototypowej Eksperymentowanie Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Eksperymentowanie z Raspberry Pi Inne układy scalone mostków H L298N TB6612FNG Modułowe mostki H Projekt: zgniatarka do puszek sterowana za pomocą Arduino Lista elementów Łączenie obwodu Konstrukcja mechaniczna Kod Arduino Podsumowanie 9. Serwomechanizmy Serwomechanizmy Sterowanie pracą serwomechanizmu Eksperyment: sterowanie położeniem serwomechanizmu Sprzęt Lista elementów Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Eksperymentowanie z Raspberry Pi Projekt: tańcząca marionetka Pepe i Raspberry Pi Lista elementów Założenia projektowe Konstrukcja Kod Korzystanie z tańczącej marionetki Podsumowanie 10. Silniki krokowe Silniki krokowe Bipolarne silniki krokowe Eksperyment: sterowanie pracą bipolarnego silnika krokowego Lista elementów Założenia projektowe Arduino Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino (wersja trudniejsza) Kod Arduino (wersja łatwiejsza) Eksperymentowanie z Arduino Raspberry Pi Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Eksperymentowanie z Raspberry Pi Unipolarne silniki krokowe Układ tranzystorów Darlingtona Eksperyment: sterowanie pracą unipolarnego silnika krokowego Obwód Lista elementów Podłączanie obwodu do Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Sterowanie falowe Eksperyment: sterowanie falowe i Raspberry Pi Lista elementów Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Eksperymentowanie Bezszczotkowe silniki prądu stałego Podsumowanie 11. Ogrzewanie i chłodzenie Rezystywne komponenty grzejne Eksperyment: rozgrzewanie rezystora Lista elementów Budowa projektu Przeprowadzanie eksperymentu Projekt: losowy detonator balonów oparty na Arduino Lista elementów Obwód Kod Korzystanie z detonatora balonów Komponenty grzewcze Moc i energia Moc a wzrost temperatury Gotowanie wody Ogniwa Peltiera Działanie ogniwa Peltiera Stosowanie ogniw Peltiera w praktyce Projekt: chłodziarka do napojów Lista elementów Budowa projektu Korzystanie z projektu Podsumowanie 12. Pętle sterujące Prosty termostat Eksperyment: prosty termostat Lista elementów Założenia projektowe Schemat wykonawczy Kod Eksperymentowanie Histereza Regulator PID Proporcjonalność (człon P) Całkowanie (człon I) Różniczkowanie (człon D) Dostrajanie regulatora PID Eksperyment: termostat PID Obwód Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Eksperymentowanie z Raspberry Pi Projekt: termostatyczna chłodziarka do napojów Obwód Lista elementów Założenia projektowe Budowa projektu Kod Arduino Podsumowanie 13. Sterowanie prądem przemiennym Sterowanie pracą urządzeń zasilanych prądem przemiennym: teoria Czym jest prąd przemienny? Przekaźniki Optoizolator Przełączanie mocy przy przejściu przez zero i triaki Sterowanie pracą urządzeń zasilanych prądem przemiennym: praktyka Moduły przekaźników Przekaźniki statyczne Moduł PowerSwitch Tail Projekt: przełącznik czasowy sterowany za pomocą Raspberry Pi Lista elementów Budowa projektu Kod Korzystanie z projektu Podsumowanie 14. Wyświetlacze Paski diodowe Eksperyment: sterowanie paskiem diod LED RGB Lista elementów Podłączanie obwodu do Arduino Kod Arduino Podłączanie obwodu do Raspberry Pi Kod Raspberry Pi Wyświetlacze OLED korzystające z magistrali I2C Eksperyment: podłączanie modułu wyświetlacza korzystającego z magistrali I2C do płytki Raspberry Pi Lista elementów Połączenia Kod Raspberry Pi Eksperymentowanie Projekt: dodawanie wyświetlacza do chłodziarki napojów Lista elementów Połączenia Kod Arduino Podsumowanie 15. Dźwięk Eksperyment: dźwięk i głośnik bez wzmacniacza Lista elementów Schemat płytki prototypowej Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Wzmacniacze Eksperyment: odtwarzanie plików dźwiękowych za pomocą Arduino Lista elementów Tworzenie pliku dźwiękowego Kod Arduino Eksperymentowanie z Arduino Podłączanie Arduino do wzmacniacza Odtwarzanie plików dźwiękowych za pomocą Raspberry Pi Projekt: Pepe zyskuje głos Lista elementów Schemat wykonawczy Kod Raspberry Pi Korzystanie z gadającej maskotki Podsumowanie 16. Internet rzeczy Raspberry Pi i framework Bottle Projekt: Raspberry Pi i przełącznik sieciowy Obwód Kod Raspberry Pi Korzystanie z przełącznika sieciowego Arduino i obsługa sieci Projekt: marionetka i Twitter Podłączanie Pepe do internetu Usługa IFTTT (If This Then That) Korzystanie z projektu Podsumowanie A. Komponenty Dostawcy Rezystory i kondensatory Półprzewodniki Pozostałe komponenty Inne rzeczy przydatne podczas pracy nad projektami Konfiguracje złączy czipów B. Port GPIO płytki Raspberry Pi Uwagi Skorowidz Beginning with the basics and moving gradually to greater challenges, this book takes you step-by-step through experiments and projects that show you how to make your Arduino or Raspberry Pi create and control movement, light, and sound. In other words: action! The Arduino is a simple microcontroller with an easy-to-learn programming environment, while the Raspberry Pi is a tiny Linux-based computer. This book clearly explains the differences between the Arduino and Raspberry Pi, when to use them, and to which purposes each are best suited. Using these widely available and inexpensive platforms, you'll learn to control LEDs, motors of various types, solenoids, AC (alternating current) devices, heaters, coolers, displays, and sound. You'll even discover how to monitor and control these devices over the Internet. Working with solderless breadboards, you'll get up and running quickly, learning how to make projects that are as fun as they are informative. In Make: Action, you'll learn to: Build a can crusher using a linear actuator with your ArduinoHave an Arduino water your plantsBuild a personal traffic signal using LEDsMake a random balloon popper with ArduinoCool down your beverages with a thermostatic drink cooler you build yourselfUnderstand and use the PID control algorithmUse Raspberry Pi to create a puppet dance party that moves to your tweets! "Beginning with the basics and moving gradually to greater challenges, this book takes you step-by-step through experiments and projects that show you how to make your Arduino or Raspberry Pi create and control movement, light, and sound... Using these widely available and inexpensive platforms, you'll learn to control LEDs, motors of various types, solenoids, AC (alternating current) devices, heaters, coolers, displays, and sound. You'll even discover how to monitor and control these devices over the Internet. Working with solderless headboards, you'll get up and running quickly, learning how to make projects that are as fun as they are informative"--Back cover.