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産品特色

內容簡介

主要內容：

■ 理論概念，如歐姆定律，以及功率、電壓和電流之間的關係；

■ 電阻、電容、電感、二極管、三極管、集成電路、開關和繼電器的基本用途；

■ 電源、傳感器、電機、集成電路、無綫電電路和産品的設計；

■ 在電子工程中使用Arduino和Raspberry Pi的技術建議；

■ 如何構建和使用工具，如萬用錶、示波器、仿真軟件和未焊接的電路原型。

作者簡介

Simon Monk是一位全職作傢和製作者，投入大量精力撰寫有關電子産品的書籍和文章。Simon撰寫的一些知名書籍包括Raspberry Pi Cookbook、Programming Arduino和Hacking Electronics。Simon曾與兒子Matthew Monk閤作撰寫Minecraft Mastery一書，也曾參與撰寫Practical Electronics for Inventors。

目錄

目　錄

第1 章　原理 1

1.0　引言 1

1.1　電流的物理意義 1

1.2　電壓的物理意義 2

1.3　電壓、電流、電阻的計算 3

1.4　電路中節點電流的計算 5

1.5　電路中支路電壓的計算 6

1.6　功率的物理意義 7

1.7　交流電 7

第2 章　電阻 11

2.0　引言 11

2.1　閱讀電阻封裝 11

2.2　查找電阻標稱值 13

2.3　選擇可變電阻 14

2.4　串聯電阻 15

2.5　並聯電阻 16

2.6　分壓至可測範圍 18

2.7　電阻的閤理選擇 19

2.8　光敏電阻的測量 20

2.9　熱敏電阻的測量 21

2.10　選擇閤理的導綫 22

第3 章　電容與電感 27

3.0　引言 27

3.1　儲能器件 27

3.2　識彆電容類型 31

3.3　閱讀電容封裝 32

3.4　並聯電容 33

3.5　串聯電容 34

3.6　大能量的儲存 34

3.7　計算電容中的儲能 35

3.8　電流大小的緩衝和方嚮的改變 36

3.9　變換交流電電壓 37

第4 章　二極管 41

4.0　引言 41

4.1　電流的單嚮導通性 41

4.2　識彆二極管類型 43

4.3　齊納二極管 44

4.4　發光二極管 46

4.5　檢測光 47

第5 章　晶體管和集成電路 49

5.0　引言 49

5.1　放大電流 50

5.2　用小電流控製開關電流 53

5.3　有效開關高電流負載 54

5.4　超高壓開關 56

5.5　選擇正確的晶體管 57

5.6　交流電流開關 59

5.7　使用晶體管測量光強 60

5.8　光電耦閤隔離器 61

5.9　認識集成電路 63

第6 章　開關與繼電器 65

6.0　引言 65

6.1　機電開關 65

6.2　識彆開關的類型 66

6.3　磁力開關 69

6.4　重識繼電器 69

第7 章　電源 71

7.0　引言 71

7.1　交流轉交流 71

7.2　將交流轉換為直流( 簡易) 73

7.3　紋波較小的交流轉直流 74

7.4　交流轉穩壓直流 76

7.5　交流轉可變直流 78

7.6　電池的穩壓輸齣 79

7.7　製作恒流電源 80

7.8　高效調節直流電壓 81

7.9　直流低壓轉直流高壓 82

7.10　DC/AC 轉換 83

7.11　110V 或220V 交流供電 85

7.12　倍增電壓 87

7.13　450V 高壓供電 88

7.14　更高電壓(>1kV) 供電 90

7.15　超高壓供電(固態特斯拉綫圈) 91

7.16　熔斷保險絲 93

7.17　極性保護 94

第8 章　電池 97

8.0　引言 97

8.1　估算電池壽命 97

8.2　選擇不可充電電池 99

8.3　選擇可充電電池 100

8.4　涓流充電 101

8.5　自動備用電池 103

8.6　鋰聚閤物電池充電 104

8.7　用“焦耳小偷”獲得所有電量 105

第9 章　太陽能 109

9.0　引言 109

9.1　太陽能供電 109

9.2　太陽能電池闆的選擇 111

9.3　測量太陽能電池闆的實際輸齣功率 113

9.4　太陽能驅動Arduino 115

9.5　太陽能驅動Raspberry Pi 117

第10 章　Arduino 和Raspberry Pi 119

10.0　引言 119

10.1　Arduino 簡介 119

10.2　下載與使用本書的Arduino 例程 122

10.3　Raspberry Pi 簡介 123

10.4　下載與使用Python 例程 125

10.5　Raspberry Pi 啓動時運行程序 126

10.6　探索Arduino 和Raspberry Pi 的替代品 126

10.7　端口設置 128

10.8　Arduino 數字輸齣控製操作 131

10.9　Raspberry Pi 數字輸齣控製操作 132

10.10　Arduino 數字輸入控製操作 133

10.11　Raspberry Pi 數字輸入控製操作 136

10.12　Arduino 的模擬輸入讀取操作 137

10.13　Arduino 的模擬輸齣生成操作 138

10.14　Raspberry Pi 的模擬輸齣生成操作 141

10.15　Raspberry Pi 的I2C 總綫設置 143

10.16　Raspberry Pi 的SPI 總綫設置 145

10.17　電壓轉換 146

第11 章　開關 149

11.0　引言 149

11.1　Pi 或Arduino 的功率驅動電路 149

11.2　高端功率驅動電路 151

11.3　大功率驅動電路 153

11.4　高端驅動的大功率驅動電路 155

11.5　BJT 和MOSFET 的選擇 156

11.6　使用Arduino 驅動負載 157

11.7　Raspberry Pi 驅動負載 160

11.8　可翻轉驅動電路 162

11.9　GPIO 控製繼電器 163

11.10　GPIO 控製固態繼電器 165

11.11　集電極開路輸齣的連接 166

第12 章　傳感器 169

12.0　引言 169

12.1　將開關連接到Arduino 或Raspberry Pi 169

12.2　檢測鏇轉位置 174

12.3　檢測來自電阻式傳感器的模擬輸入 178

12.4　將模擬輸入加載到Raspberry Pi 180

12.5　不用ADC 將電阻式傳感器連接到Raspberry Pi 181

12.6　測量光強度 182

12.7　用Arduino 或Raspberry Pi 測量溫度 183

12.8　使用不帶ADC 的Raspberry Pi 測量溫度 185

12.9　使用電位器測量鏇轉位置 186

12.10　用模擬芯片測量溫度 188

12.11　用數字芯片測量溫度 190

12.12　測量濕度 193

12.13　測量距離 195

第13 章　電機 199

13.0　引言 199

13.1　直流電機的驅動 199

13.2　測量直流電機的轉速 200

13.3　控製直流電機的方嚮 202

13.4　將電機設置到精確位置 206

13.5　使電機按精確的步數轉動 210

13.6　選擇更簡易步進電機 215

第14 章　LED 和顯示器 219

14.0　引言 219

14.1　驅動普通LED 219

14.2　驅動大功率LED 221

14.3　驅動多個LED 224

14.4　同時開關多個LED 225

14.5　7 段數碼管顯示 225

14.6　控製多個LED 228

14.7　改變RGB LED 的顔色 232

14.8　連接到可尋址LED 條 236

14.9　使用I2C 7 段LED 顯示 239

14.10　在OLED 顯示屏上顯示圖形或文字 241

14.11　使用字母、數字LCD 顯示文本 243

第15 章　數字集成電路 247

15.0　引言 247

15.1　保護集成電路免受電氣噪聲的影響 247

15.2　組閤邏輯器件認知 248

15.3　GPIO 的擴展 249

15.4　構建邏輯門電路 253

15.5　數字分頻器 254

15.6　連接十進製計數器 255

第16 章　模擬電路 259

16.0　引言 259

16.1　濾除高頻(簡易) 259

16.2　構建一個振蕩器 262

16.3　連續的閃爍LED 263

16.4　避免從輸入到輸齣的降壓 264

16.5　構建低成本振蕩器 266

16.6　構建可變占空比振蕩器 267

16.7　製作單次定時器 269

16.8　控製電機轉速 270

16.9　對模擬信號進行PWM 272

16.10　製作壓控振蕩器 274

16.11　理解分貝測量 275

第17 章　運算放大器 279

17.0　引言 279

17.1　選擇運算放大器 280

17.2　運算放大器的供電( 分支供電) 282

17.3　運算放大器的供電( 單電源) 283

17.4　製作反相放大器 283

17.5　製作同相放大器 285

17.6　信號緩衝 286

17.7　降低高頻振幅 288

17.8　濾除低頻 291

17.9　濾除高、低頻 292

17.10　比較兩個電壓 294

第18 章　音頻 297

18.0　引言 297

18.1　在Arduino 上播放聲音 298

18.2　用Raspberry Pi 播放聲音 300

18.3　駐極體麥剋風的使用 301

18.4　製作一個1W 的功率放大器 304

18.5　製作一個10W 的功率放大器 306

第19 章　無綫電 309

19.0　引言 309

19.1　製作FM 收音機發射機 313

19.2　使用Raspberry Pi 設計一個軟件FM 發射機 314

19.3　製作一個基於Arduino 控製的FM 收音機 315

19.4　通過無綫電發送數字數據 317

第20 章　構建 321

20.0　引言 321

20.1　創建臨時電路 321

20.2　創建永久性電路 326

20.3　自製電路闆 329

20.4　探究通孔焊接 331

20.5　探究錶貼焊接 332

20.6　元器件脫焊 336

20.7　不破壞元器件的焊接 337

第21 章　工具 339

21.0　引言 339

21.1　使用實驗室電源 339

21.2　測量直流電壓 340

21.3　測量交流電壓 342

21.4　測量電流 342

21.5　測量導通性 343

21.6　測量電阻、電容、電感 344

21.7　放電電容 345

21.8　測量高電壓 346

21.9　使用示波器 349

21.10　使用函數生成器 350

21.11　仿真 352

21.12　安全用電 354

附錄A　零部件與供應商 357

附錄B　Arduino 引腳 367

附錄C　Raspberry Pi 引腳 369

附錄D　單位與單位前綴 371

後記 373

前言/序言

前　言

《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》中有關電子學的內容藉鑒瞭備受推崇的O'Reilly Cookbook 的製作實踐，並分為許多案例。這些案例可以提高讀者閱讀《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》的自由程度，遵循這些案例可以學習相關的理論基礎知識並解決實際問題。

電子學十分復雜，科目廣泛，不可能在一《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》中涵蓋所有內容，但我盡可能在《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》中收錄瞭我與其他電子産品製作者、愛好者和開發者交談時最常齣現的案例。

《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》讀者對象

如果你身處電子行業或者想要進入電子行業，那麼《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》可以幫助你從愛好中獲得更多知識。《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》有很多設計和測試案例，無論你的專業知識水準如何，都可以按照案例進行實踐和設計。

撰寫《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》的原因

這《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》已經構思一段時間瞭。最初的理念源於Tim O'Reilly 本人。這個想法就是為瞭填補Arduino Cookbook、Raspberry Pi Cookbook 和重量級電子教科書之間的書籍在市場上的空白。

換句話說，《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》旨在涵蓋經典電子書籍沒有涉及的更多電子技術綜閤實踐和通常被忽視的微控製器外圍電路使用實踐。主要內容包括構造各種類型的電源，使用閤適的晶體管進行開關控製，使用模擬和數字電路，構造項目和模型，以及使用測試設備等。

當今的電子技術

像Arduino 和Raspberry Pi 這樣的開發闆吸引瞭新生代的電子産品製作者、業餘愛好者和開發者進入電子世界。當前，元器件和工具的成本都很低，而且接觸的人比以往任何時候都多。Hackspaces 和Fab labs 就有使用工具實現個人項目的電子工作站。

詳細的設計方案等信息的免費獲取，意味著你可以根據自己的需要從彆人的案例中學習甚至進行修改。

許多人剛開始將電子産品設計作為一種業餘愛好，去接受電子工程的正規教育，或者直接從事産品設計，成為一名開發者和創業者。畢竟，如果你有一颱電腦、一些工具和元器件，就可以構建一個工程樣機，然後找到一個製造商，所有這些都是在眾籌的幫助下進行的。進入電子行業的門檻處於曆史最低水平。

《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》內容安排

作為一本創客案例書籍，你可以查閱並使用其中的任何案例，而不是按順序閱讀這《電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰》。如果你參考的案例依賴於其他案例中的一些知識或技能，那麼其中會有一個鏈接指嚮該先決條件的案例。

這些案例是按章節安排的，第1 ～ 6 章提供瞭相對基礎的案例，主要是關於不同種類元器件的理論知識( 案例的基本材料)。這些章節是：

? 第1 章：“原理”。該章的案例提供瞭一些理論上你無法避開的概念，如歐姆定律和能量守恒定律。

? 第2 章：“電阻”。解釋瞭最常見的電子元器件，並提供瞭它們的一些用途案例。

? 第3 章：“電容與電感”。在該章你將找到解釋這些元器件如何工作的案例，如何識彆它們，以及如何使用它們。

? 第4 章：“二極管”。在該章中你會找到解釋二極管的案例，適用於不同類型的二極管，包括齊納二極管、光電二極管和發光二極管。

? 第5 章：“晶體管和集成電路”。該章主要包含瞭使用晶體管的基本案例，以及在不同的環境下使用不同類型的晶體管的指南。引入瞭集成電路，但是你會發現個彆的集成電路案例分散在書的其他章節中。

? 第6 章：“開關與繼電器”。介紹常見但經常被忽略的器件。

下一部分中的章節介紹如何將第一部分中介紹的組件應用於各種各樣的案例中，這些案例涵蓋瞭你可能想要設計的電子産品。

? 第7 章：“電源”。無論你的項目産品是什麼，都需要進行供電。可在該章中找到傳統電源設計和開關模式電源(Switched Mode Power Supplies，SMPS) 以及更獨特的高壓電源的案例。

? 第8 章：“電池”。該章包含瞭選擇電池的案例，以及用於充電電池( 包括LiPo 電池)和自動電池備份的實用電路。

? 第9 章：“太陽能”。該章提供瞭使用太陽能闆為項目供電的案例，包括為Arduino和Raspberry Pi 提供太陽能。

? 第10 章：“Arduino 和Raspberry Pi”。目前，大多數電子産品製作者的項目都使用諸如Arduino 或Raspberry Pi 的開發闆。案例中引入瞭這種開發闆及其控製外部電路的相關內容。

? 第11 章 電子創客案例手冊 Arduino和Raspberry Pi電子製作實戰 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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