====== Základy elektroniky ====== ===== Napětí/Proud ===== * hypotézy * mám zdroj, třeba baterku * na kladném pólu mám kladné protony, na záporném záporné elektrony * baterie dokáže dodávat po určitou dobu určitý proud, kapacita baterky se proto udává typicky v mAh * propojením pólů vodičem začne spojování protonů a elektronů, bez odporu je maximální proud - zkrat * pokud mezi póly dám odpor, tak on podle ohmova zákona propouští určitý omezený proud. Nejspíš zhoršuje vodivost * když mezi póly připojím žárovku, tak ona sama o sobě žádný proud nebere. Proud teče mezi plusem a mínusem. Protékání proudu přes vodič jej zahřívá. V žárovce je tenký drátek, který se tak rozžhaví, že začne emitovat fotony.. světlo * žárovka působí jako odpor. Velikost odporu je podle výkonu žárovky. Odpor žárovky se mění s teplotou. * tak... to dává i smysl :) Ale jaká energie tedy otepluje ten vodič? :) To je elektrická energie generovaná pohybem částic? teplo je vlastně pohyb částic :) ===== LED ===== * dvě nožičky * anoda - dlouhá, připojuje se +, praporek * katoda - krátká, připojuje se -, čárka * způsobuje úbytek napětí, podle typu, barvy, .. typicky 1.6 - 3.5 V * úbytek napětí (ULED) udává také nejmenší napětí pro rozsvícení * po dosažení ULED začne LED procházet proud, který se se zvyšujícím napětím zvedá exponenciálně * čím vyšší proud, tím více svítí * svit lze regulovat snížením proudu (předřadným odporem) * I = (U-ULED) / R * pulzní modulací (PWM) * maximální proud bývá 20-50mA ===== Tranzistor ===== * https://cs.wikibooks.org/wiki/Praktick%C3%A1_elektronika/BJT_Tranzistory * bipolární * reguluje se proudem * vývody se značí kolektor, báze, emitor * unipolární * reguluje se napětím * vývody se značí source, gate, drain * NPN/PNP * jde jen o opačnou polarizaci * používají jako * zesilovače * využívá se vlastnost zesílení tranzistoru * velikosti proudu na bázy (nebo napětí na gate) propustí přechod kolektor - emitor (nebo source - drain) proud (napětí) v poměru zesílení tranzistoru * zkrátka, pokud mám bipolární tranzistor se zesílením 160, tak přivedení 1mA na bázy otevře KE přechod až pro 160mA * spínače * http://robodoupe.cz/2012/tranzistor-jako-spinac/ * http://robodoupe.cz/2012/tranzistor-polopate/ * přivedením proudu na bázy (nebo napětím na gate) se otevře přechod kolektor - emitor (nebo source - drain) * a invertory ===== El. spínače ===== * galvanicky oddělené * optoelektronicky oddělovací člen * uvnitř LED dioda a fototranzistor * rozsvícení LED způsobí vodivost fototranzistoru * většinou celé v jednom pouzdře (DIP - dual inline pin) * určeno pro menší napětí a menší proud * například NTE3041 * vysokonapěťový optoelektrický oddělovací člen * optotriak (trioda pro střídavý proud) * optotriak spouští tyristor * relé * založeno na elektromagnetismu * často používané pro 230V * SSR relé (solid state relay) * neobsahuje pohyblivé části * spíná na základě světelných signálů (LED), odolné proti elmag rušení * má mírný odpor, takže se zahřívá * je určen pouze pro střídavý proud * MOSFET tranzistor * dokáže spínat DC 0-24V, až 6A * NPN bipolární tranzistor ==== relé ==== * https://www.electronics-tutorials.ws/blog/relay-switch-circuit.html * https://components101.com/switches/12v-relay * má 5 pinů * 2 piny (na jedné straně) pro napájení budící cívky * 3 piny (na druhé straně) pro přepínání * Normally closed (NC) * Com * Normally opened (NO) * pro otevření cívky se musí přivést budící napětí (5V, 12V) na cívku * napětí se připojuje typicky přes tranzistor, který slouží jako spínač budícího napětí * mezi konce budící cívky se navíc dává dioda (Fly back Diode) chránící spínač proti vysokonapěťovým špičkám produkovaných cívkou * pro použití s MCU se používají kompletní relé moduly, na které stačí přinést pouze signál zapnout/vypnout a napájení ===== Mechanický pohyb ===== ==== DC motor ==== * otáčí se podle přivedeného napětí * napětí lze regulovat metodou PWM, směr otáčení se řídí polaritou * arduino může generovat PWM signál, ale nemá dostatečný proud/napětí * používá se proto řídící deska (driver) [[https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/arduino-dc-motor-control-tutorial-l298n-pwm-h-bridge/|1]] * základem je MOSFET tranzistor, který pouští motoru napájení z externího zdroje podle signálu * někdy obsahuje H-Bridge sloužící k otočení směru otáčení * L298N - pro dva motory 5-35V, max 2A, H-Bridge ==== Brushless motor ==== * Electronic Speed Controller (ESC) [[http://www.instructables.com/id/How-to-run-an-ESC-with-Arduino/|1]] * [[http://www.instructables.com/id/Arduino-CDROM-BLDC-Motor-Driver-Enhanced-Performan/|2xL293]] ==== Stepper ==== * drivery * L239D * [[http://www.instructables.com/id/Dvd-Stepper-Motor-Arduino/|L298N]] * ULN-2003 * [[https://www.ebay.com/itm/EasyDriver-Shield-stepping-Stepper-Motor-Driver-V44-A3967-For-Arduino/201414925354?epid=523921172&hash=item2ee543dc2a:g:E8sAAOSwBP9UXLju|EasyDriver]] * identifikace * pokud nemáme k motoru žádné info, datasheet * https://www.youtube.com/watch?v=IEmGOuMFPKQ * 4 dráty = bipolární * složen ze dvou cívek (A,B), konce jedné cívky jsou dva dráty * přes multimetr lze snadno zjistit, které konce patří jedné cívce * následně se přivádí na páry napájení a polarita tak, aby se zjistila správná sekvence pro otáčení v jednom směru ==== Servo ==== * tři vodiče: napájení + signál * uvnitř krokový motorek, převody, potenciometr, řadič * řadič podle hodnoty potenciometru upravuje polohu motorkem * ??ovládá se pulzy, délka pulzu odpovídá natočení?? * TowerPro SG90 * napájení 4.8V * rychlost otáčení 60 stupňů za 0.1s * rozsah 0-180 stupňů odpovídá 0.5 - 2.5ms (střed 1.5ms) * lze upravit na krokový motor [[https://www.youtube.com/watch?v=cEFpVOYuHgI|1]] * místo potenciometru dají odpor * přivedení pulzu nad 1.5ms otáčí na jednu stranu, menší na druhou * odstraněním ozubeného kolečka lze zvýšit rychlost otáčení ==== Demontáž ==== * [[http://www.instructables.com/id/Disassembling-a-CDDVD-reader-and-reusing-its-parts/|motory z DVD rom]] * mám stepper MSAP020A02 z floppy drive ====== integrované obvody ====== * [[http://www.teslakatalog.cz/MHB4013.html|Tesla MHB4013]] * 2x [[https://cs.wikipedia.org/wiki/Klopn%C3%BD_obvod#klopn.C3.BD_obvod_D|klopný obvod D]] * Tesla MH7400 * hradlo 4x NAND * [[http://www.teslakatalog.cz/MH54S64.html|Tesla MH54S64]] * logický član AND - OR - INVERT * [[http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4066b.pdf|Texas Instruments CE4066BE]] * 4x analogový přepínač ([[https://en.wikipedia.org/wiki/Analogue_switch|bilateral switch]]) * určeno pro spínání do 15V * napájení (Vdd) -0.5 - 20V ====== Rádiové vlny ====== * Elektromagnetické záření * Rádiové vlny se dělí do skupin ^ Název ^ Frekvence ^ Vlnová délka ^ | Extrémně dlouhé vlny (EDV/ULF) | 300 Hz - 3 kHz | 1000 km – 100 km | | Velmi dlouhé vlny (VDV/VLF) | 3 - 30 kHz | 100 km – 10 km | | dlouhé vlny (DV/LW/LF) | 30 - 300 kHz | 10 km – 1 km | | střední vlny (SV/MW/MF) | 0,3 – 3 MHz | 1 km – 100 m | | krátké vlny (KV/SW/HF) | 3 – 30 MHz | 100 m – 10 m | | velmi krátké vlny (VKV/VHF) | 30 – 300 MHz | 10 m – 1 m | | ultra krátké vlny (UKV/UHF) | 0,3 – 3 GHz | 1 m – 100 mm | | Super krátké vlny (SKV/SHF) | 3 - 30 GHz | 100 mm – 10 mm | | Extrémně krátké vlny (EKV/EHF) | 30 - 300 GHz | 10 mm – 1 mm | * vlnová délka - kolik urazí vlna během jednoho cyklu (sinusoida) ve vákuu ===== Amplitudová modulace ===== * Nosná vlna (vysokofrekvenční) * většinou sinusoida, někdy trojúhelníkový nebo čtvercový průběh * z generátoru * Modulační signál (nízkofrekvenční) * například audio signál * Amplituda nosné vlny se mění podle modulačního signálu. * modulační signál tvoří jakoby obálku nosné vlny * na grafu amplituda/čas vznikne spojením nosného a modulačaního signálu průběh, jehož vrcholky nahoře i dole kopírují původní modulační signál a tvoří jakoby vizuální obálku výsledného modulovaného signálu * Hloubka modulace * jak moc amplituda modulačního signálu ovlivňuje amplitudu nosné vlny * prakticky se používá maximálně cca 90%, jinak by nosná vlna neměla kladnou amplitudu * Amplituda nosné vlny se nikdy nesmí dostat na nulu (nebo dokonce do záporu) * šířka pásma * kolik signál postihuje frekvencí * minimální šířka pásma se určuje se podle nejvyšší frekvence, kterou chceme přenášet. * například pro přenos signálu 0-16 Khz potřebujeme 2x16 kHz pásmo * vysvětluji si to tak, že * pokud by měl výsledný signál jen jednu frekvenci, jednu složku, nejde vůbec o modulaci :D * výsledný AM modulovaný signál má minimálně dvě harmonické (opakující se) složky * frekvenci nosné vlny, například 1Mhz * a frekvenci modulačního signálu, například 10kHz * modulační signál většinou obsahuje několik harmonických složek, má nějaké frekvenční pásmo těchto složek. Tyto frekvence se vlastně jakoby přičítají/odečítají od frekvence nosné vlny a vytváří nám to postranní pásmo * Informaci tedy nepřenáší vlastní nosná vlna, ale postranní pásmo. * Přestože nosná vlna nenese užitečné informace, spotřebovává nejvíce energie. Proto se nosná vlna někdy potlačuje. * postranní pásma jsou stejná, proto se někdy jedno z nich vynechává. Takový přenos je úsporný, ale složitější na příjem. Příjemce si musí dopočítat potlačenou nosnou vlnu. * Fourierova transformace * dekompozice harmonických složek ze signálu * převod signálů z časové oblasti do oblasti frekvenční. * pro analýzu harmonických složek signálu se používá spektrometr * http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/skripta/kurz_fyziky_pro_DS/display.php/elektronika/6_1 * http://elnika.sweb.cz/radia/am.html * https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fourier_synthesis.svg * https://www.youtube.com/watch?v=KT3yNuY_FPM MIT * [[https://www.youtube.com/watch?v=spUNpyF58BY|vysvětlení Fourierova transformace]]