Занимательная электроника [заметки]
1
Вдруг и ошибки найдете? Пишите, буду очень благодарен.
2
На самом деле это не совсем точно — часть тока, хотя и очень небольшая, все же пойдет через вольтметр, минуя R2. Но на практике этим всегда пренебрегают (подробности см. в главе 2).
3
И это не совсем точно — амперметр тоже имеет некоторое сопротивление и может быть представлен, как еще один последовательный резистор. Но, как и в случае с вольтметром, этим на практике пренебрегают.
4
Разумеется, источники для бытовых электронных приборов «со встроенной вилкой» здесь не рассматриваются и для лабораторных целей не годятся. О них пойдет речь в главе 9.
5
В этой книге не раз еще будут упомянуты различные изделия «Made in China» — как с положительной интонацией, так и с отрицательной. Прошу китайских товарищей не обижаться на последнюю — в Китае действительно делают образцы как самых плохих, так и самых качественных товаров в мире.
6
Кто не знает, что такое рейсфедер и готовальня? Добро пожаловать в соответствующие разделы «Википедии»: http://ru.\vikipedia.org/wiki/Готовальня и http://ru.vikipedia.org/wiki/Peйсфедеp. Для наших целей предпочтительно употреблять не обычный, а стеклянный рейсфедер, представляющий собой стеклянную трубочку с оттянутым и иногда загнутым носиком.
7
Меандр — тип геометрического узора с повторяющимися ломаными линиями (по названию извилистой реки Меандр в Малой Азии).
8
Любое колебание можно представить в виде такой суммы, согласно теореме Фурье, великого французского математика, работавшего еще в конце XVIII века, возможен и обратный процесс — восстановление изначальной формы колебания через известную сумму гармоник.
9
На самом деле средний ток коллектора в маломощном биполярном транзисторном каскаде и должен составлять величину порядка 1 мА — если он много меньше, то в дело вступают шумы и прочие неидеальности транзистора, а если много больше — это неэкономно с точки зрения расходования энергии источника, да и транзисторы нужно тогда выбирать более мощные, а у них намного больше шумы, утечки, они дороже, крупнее…
10
Комплементарный — букв, дополнительный, означает транзистор с такими же характеристиками, но противоположной полярности.
11
Геркон расшифровывается как «герметизированный контакт». Герконы выпускаются и отдельно и представляют собой стеклянную трубочку с двумя или тремя выводами от запаянного в нее контакта (простого или перекидного), защищенного таким образом от влияния внешней среды. Контакт под воздействием внешнего магнитного поля — например, при поднесении постоянного магнита — может замыкаться и размыкаться. Герконовые реле обычно представляют собой подобный геркон, на который намотана обмотка с теми или иными параметрами.
12
Транзистор надо изолировать от корпуса и в том случае, если радиатор с транзистором находится вне корпуса прибора.
13
Для идеального холодильника, работающего по циклу Карно: КПД = ΔТ/T>1 (T>1 — абсолютная температура горячего источника), а холодильный коэффициент = Т>2/ΔТ (Т>2 — абсолютная температура холодного приемника), то есть холодильный коэффициент обычно больше единицы.
14
Я употребляю термин напряжение сдвига вслед за авторами [5], но часто используется и термин напряжение смещения. В любом случае здесь идет речь о напряжении, приведенном ко входу усилителя, — если смещение измерено на выходе, как это обычно и делается, то его надо поделить на коэффициент усиления схемы.
15
Подробнее о термисторах см. главу 13.
16
Эта конструкция автора опубликована в журнале «Радио», 2004, № 9.
17
Множество подробностей о различных средствах и методиках измерения температуры, включая и сведения об устройстве международной шкалы температуры, можно найти на сайте Temperatures.ru.
18
Пусть вас слово «платиновый» не пугает — самой платины там так мало, что стоит такой датчик не дороже медного, тем более что в датчиках используют медь высокой степени очистки, которая ненамного дешевле драгметаллов.
19
Перевод соответствующего трактата арабского ученого Мухаммеда ал-Хорезми на латынь относится к 1120 году. От его имени произошло слово «алгоритм», а от выражения «ал-джабр» из названия трактата — слово «алгебра».
20
В дальнейшем букву К, означающую «бытовое применение», в наименовании серий мы будем часто опускать. Напомним также, что для названий корпусов отечественных микросхем приводятся импортные аналоги, но при замене следует учитывать разницу в шаге между выводами (см. главу 11).
21
Вообще-то, в различных сериях микросхем есть и непосредственно элементы «И» (как и «ИЛИ») без инверсии, но в «классической» КМОП их нет, и в целях унификации мы будем пользоваться только элементами «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» (для КМОП это 561ЛА7 и 561ЛЕ5 соответственно).
22
В интуитивно понятном термине «фронт импульса» имеется некоторая неоднозначность, связанная с тем, что термином этим иногда обозначают только положительный перепад напряжения (то есть переход из состояния нуля в единицу), чтобы отличить его от отрицательного (перехода из единицы в ноль), который тогда называют «спадом импульса». А иногда под «фронтом» понимают вообще любой перепад напряжения (чтобы уточнить, о чем конкретно идет речь, в этом случае говорят о положительном или отрицательном фронте или перепаде). В англоязычной литературе соответствующие термины звучат, как «rising edge» и «falling edge» (букв, «возрастающая кромка» и «падающая кромка»), что более соответствует смыслу явления.
23
Подобно тому, как термин «отрицательный перепад» (см. сноску 1) отнюдь не означает наличия отрицательного напряжения относительно «земли», так и «полярность сигнала» в приложении к логическим уровнем означает не полярность напряжения относительно той же «земли», а просто состояние логической единицы (положительный сигнал, высокий уровень) или логического нуля (отрицательный сигнал, низкий уровень).
24
Если сами параметры синусоиды А и f не меняются во времени, то достаточно вообще двух точек на все время. Именно такой случай показан на графике рис. 17.1, б.
25
На практике добиться полной некратности частоты измерения и помехи можно, только если сделать тактовую частоту изменяющейся по случайному закону. Так как отношения обычных чисел всегда образуют периодическую дробь, то на выходе мы получим биения выходной величины с частотой повторения периода этой дроби.
26
На самом деле это даже слишком жесткое требование, так как погрешность вносит не само сопротивление подводящих проводов, а только его температурные изменения.
27
В 1950 году Алан Тьюринг опубликовал работу «Вычислительные машины и интеллект», в которой предположил, что «думающий» компьютер, который нельзя было бы отличить по поведению от человека, должен иметь объем памяти примерно в 10>10 битов — чуть больше гигабайта. В компьютере, на котором набирается этот текст, памяти в восемь раз больше…
28
«Почти» — потому, что SRAM на триггерах является самой быстродействующей разновидностью памяти, и в этом ее преимущество перед медленной EEPROM, несмотря на дороговизну и неудобства, связанные со встроенной резервной батарейкой.
29
Напомним, что в ассемблере AVR можно обозначать шестнадцатеричные числа в «паскалевском» стиле, предваряя их знаком $, при этом стиль языка С (0x00) тоже действителен, а вот интеловский способ (00h) не работает (подробнее об обозначениях чисел различных систем счисления говорилось в главе 14).
30
Конструкции простейших самодельных программаторов можно найти, например, на сайте: http://avr.ru/ready/tools/prog.
31
Например, тут: http://www.myrobot.ru/stepbystep/mc_programmer.php.
32
Соответствия между обоими типами программирующих разъемов и схему переходника можно найти на страничке по адресу: http://avr.ru/ready/tools/connect/sloat.html.
33
Отметим, что на платах Arduino и в текстах программ цифровые выводы именуют просто номерами, тогда как аналоговые — с добавлением буквы А. В дальнейшем во избежание неопределенности мы к номеру цифрового вывода на схемах и в тексте книги будем добавлять привычную букву D, но следует помнить, что в тексте скетчей этого не требуется.
34
Информацию о mikroPascal for AVR можно найти по ссылке: http://we.easyelectronics.ru/AVR/mikropascal-for-avr-osobennosti-yazyka.html. Белградская компания MikroElektronika за вполне вменяемые деньги (порядка 150–200 долларов) предлагает среды программирования для разных типов микроконтроллеров на разных языках. Среди них есть и реализация microPascal для AVR: http://www.mikroe.coni/mikropascal/avr/. Есть короткий курс по этой среде и на русском языке: http://cxem.net/mc/mc261.php. Отметим, что mikroPascal не единственная реализация Pascal для контроллеров Atmel AVR — подробнее об этом см. по адресу: http://en.wikibooks.org/wiki/Embedded_Systems/Atmel_AVR#Pascal.
35
Фирменное описание доступно по адресу: http://www.atmel.com/ru/ru/images/doc1022.pdf. Краткий перевод на русский можно найти, например, здесь: http://microcon.euro.ru/app/books/Asm_AVR_rus.pdf. Оба документа, к сожалению, устарели (они относятся к предыдущей версии avrasm32), хотя большая часть изложенных там сведений вполне пригодна и для современной версии. Подробное (хотя и не без досадных неточностей) описание современной версии AVR-ассемблера на русском языке можно найти в [22].
36
По крайней мере, в подобных бытовых приборах, питающихся от сети. В аккумуляторных конструкциях, вроде цифровых фотокамер или планшетов, сигнализация исчерпания ресурса батареи, конечно, предусматривается.
37
Сокращения LSB и MSB означают least (most) significant bit — младший (старший) значащий разряд, по-русски МЗР и СЗР, соответственно.
38
Самое высокое место Москвы — в районе Тёплого Стана, лежит на высоте 255 м над уровнем моря, самое низкое — в пойме Москвы-реки — 117 м.
39
Среда программирования Arduino основана на языке Processing, разработанном изначально для художников и дизайнеров, т. е. людей с гуманитарным складом ума. Потому исходные тексты программ в нем называются несерьезным словом «скетчи» (от англ. sketch — эскиз). Придется привыкнуть!
40
Напомним, что на платах Arduino и в текстах программ цифровые выводы именуют просто номерами, но на схемах мы к номеру цифрового вывода для определенности будем добавлять привычную букву D.
41
Хотя продавцы этот факт почему-то тщательно замалчивают — отсутствие документации или хотя бы исчерпывающих технических характеристик готовых комплектующих изделий для Arduino часто перерастает в серьезную проблему для желающего ими воспользоваться.
42
Отметим, что стандарт RS-232E устанавливает максимальную скорость передачи 115 200, однако функции Windows позволяют установить и более высокую скорость, например, 128 000 или 256 000. Но не все схемы преобразования уровней могут пропустить через себя такие сигналы, и это следует учитывать при проектировании. В Arduino, вследствие общей «тормознутости» платформы, устанавливать связь на скоростях выше принятого по умолчанию значения 9600 не имеет особого смысла — чем меньше скорость, тем надежнее соединение.
43
См. таблицу в описании библиотеки на официальном сайте Arduino, где матрице MT-12864J соответствует вариант «Pinout A»: http://www.arduino.cc/playground/Code/GLCDks0108. Описания этой библиотеки на русском языке, к сожалению, не имеется.
48
Об этом модуле см., например, тут: http://mk90.blogspot.ru/2013/12/freeduino-wireless-2.html.
52
Учтите, что сами по себе платы Arduino при таком напряжении питания, вероятно, вполне работоспособны, а вот последовательный порт вкупе с USB-адаптером, как и другие внешние модули, — едва ли. Так что без тщательного анализа всех компонентов схемы лучше применять питание в рекомендуемых пределах от 4,5 до 5 В.
53
Осенью 2014 года вместо постоянного «летнего» времени было введено постоянное «зимнее» (опережает астрономическое на один час, а не на два, как до этого), и теперь «московское время» отличается от UTC ровно на три часа. Не приведи Господь, у нас опять введут «летнее/зимнее» время — тогда программу придется усложнять. В часах DS-1307, конечно, никакого автоматического перевода не предусмотрено, и слава Богу.
54
См., например, тут: http://wiki.amperka.ru/конспект-arduino: кнопочный-переключатель. Отметим, что специальная библиотека Bounce (см. http://greenoakst.blogspot.ru/2012/06/arduino-bounce.html) дает куда более совершенный метод отслеживания кнопки, основанный на подсчете времени.
Показано, что представляла собой советская отрасль информационных технологий в реальности, без преувеличений и излишнего самоуничижения. Сборник составлен из очерков, посвященных создателям отечественной вычислительной техники советского периода. Вы узнаете о том, что в СССР существовала довольно развитая компьютерная отрасль, обеспечившая научные и военные нужды государства, созданная совершенно самостоятельно и нередко превосходившая зарубежные достижения. Авторы прослеживают все этапы ее развития, от создания первых компьютеров до распада самой страны, и подробно разбирают причины сдачи завоеванных позиций.Для широкого круга читателей.
В книге собраны и обобщены советы по решению различных проблем, которые рано или поздно возникают при эксплуатации как экономичных нетбуков, так и современных настольных моделей. Все приведенные рецепты опробованы на практике и разбиты по темам: аппаратные средства персональных компьютеров, компьютерные сети и подключение к Интернету, установка, настройка и ремонт ОС Windows, работа в Интернете, защита от вирусов. Рассмотрены не только готовые решения внезапно возникающих проблем, но и ответы на многие вопросы, которые возникают еще до покупки компьютера.
Эта статья посвящена программам – но программам не компьютерным. Ученые давно обнаружили, что все живое на земле в процессе существования и жизнедеятельности управляется некими алгоритмами, причем в данном случае речь идет вовсе не о достижениях генетики и молекулярной биологии…
Эта книга — первое подробное жизнеописание писателя, сценариста, художника и поэта Михаила Леонидовича Анчарова (1923–1990). Анчаров — один из основателей жанра авторской песни, которой начал заниматься раньше других: первые песни написаны еще в конце тридцатых годов прошлого века. В шестидесятые годы им были опубликованы прозаические произведения, которые сделали М. Л. Анчарова признанным писателем. В семидесятые годы он создал сценарий первого советского телесериала «День за днем». Вернувшись к прозе во второй половине семидесятых, Анчаров написал несколько повестей и романов, которые до сих пор хорошо известны читателям («Дорога через хаос», «Самшитовый лес», «Записки странствующего энтузиаста»). Биография представлена на фоне социально-исторических событий, повлиявших на его судьбу и творчество.
Книга на практических примерах рассказывает о том как проектировать, отлаживать и изготавливать современные электронные устройства в домашних условиях. Теоретические основы, физические принципы работы электронных схем и различных типов радиоэлектронных компонентов иллюстрируются практическими примерами в виде законченных радиолюбительских конструкций и дополняются советами по технологии изготовления любительской аппаратуры. На доступном уровне излагаются теоретические основы цифровой техники — математическая логика и различные системы счисления.
Петр Ильинский, уроженец С.-Петербурга, выпускник МГУ, много лет работал в Гарвардском университете, в настоящее время живет в Бостоне. Автор многочисленных научных статей, патентов, трех книг и нескольких десятков эссе на культурные, политические и исторические темы в печатной и интернет-прессе США, Европы и России. «Легенда о Вавилоне» — книга не только о более чем двухтысячелетней истории Вавилона и породившей его месопотамской цивилизации, но главным образом об отражении этой истории в библейских текстах и культурных образах, присущих как прошлому, так и настоящему.
Научно-популярный журнал «Открытия и гипотезы» представляет свежий взгляд на самые главные загадки вселенной и человечества, его проблемы и открытия. Никогда еще наука не была такой интересной. Представлены теоретические и практические материалы.
«Что такое на тех отдаленных светилах? Имеются ли достаточные основания предполагать, что и другие миры населены подобно нашему, и если жизнь есть на тех небесных землях, как на нашей подлунной, то похожа ли она на нашу жизнь? Одним словом, обитаемы ли другие миры, и, если обитаемы, жители их похожи ли на нас?».
Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.
Взыскание Святого Грааля, — именно так, красиво и архаично, называют неповторимое явление средневековой духовной культуры Европы, породившее шедевры рыцарских романов и поэм о многовековых поисках чудесной лучезарной чаши, в которую, по преданию, ангелы собрали кровь, истекшую из ран Христа во время крестных мук на Голгофе. В некоторых преданиях Грааль — это ниспавший с неба волшебный камень… Рыцари Грааля ещё в старых текстах именуются храмовниками, тамплиерами. История этого католического ордена, основанного во времена Крестовых походов и уничтоженного в начале XIV века, овеяна легендами.
В занимательной и доступной форме автор вводит читателя в удивительный мир микробиологии. Вы узнаете об истории открытия микроорганизмов и их жизнедеятельности. О том, что известно современной науке о морфологии, методах обнаружения, культивирования и хранения микробов, об их роли в поддержании жизни на нашей планете. О перспективах разработок новых технологий, применение которых может сыграть важную роль в решении многих глобальных проблем, стоящих перед человечеством.Книга предназначена широкому кругу читателей, всем, кто интересуется вопросами современной микробиологии и биотехнологии.