Arduino амперка. Arduino от «Амперки»: наборы для изучения электроники и программирования

Какие наборы Arduino предлагает «Амперка» для начинающих. Как выбрать подходящий набор для изучения электроники и программирования. Какие компоненты входят в наборы «Матрешка», «Малина» и другие. Для кого подойдут наборы от «Амперки».

Популярные наборы Arduino от «Амперки» для начинающих

«Амперка» — один из ведущих российских производителей образовательных наборов на базе платформ Arduino и Raspberry Pi. Компания предлагает широкий выбор наборов для изучения основ электроники, схемотехники и программирования микроконтроллеров. Рассмотрим наиболее популярные наборы для начинающих:

Набор «Матрешка»

Серия наборов «Матрешка» на базе платформы Arduino Uno — отличный выбор для знакомства с миром Arduino:

• «Матрешка X» — базовый набор с компонентами для сборки 17 устройств
• «Матрешка Y» — расширенный набор для 17 проектов
• «Матрешка Z» — полный набор для сборки 20 электронных устройств

В состав наборов входят Arduino Uno, макетная плата, набор электронных компонентов, провода и подробное руководство. Наборы позволяют с нуля освоить основы работы с Arduino.

Набор «Малина»

Наборы на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi для изучения Linux и веб-разработки:

• «Малина Y» — базовый набор
• «Малина Z» — расширенный набор

Включают Raspberry Pi, необходимую периферию и руководство. Позволяют освоить Linux, язык Python, создание веб-серверов и игр.

Для кого подойдут наборы от «Амперки»?

Наборы Arduino и Raspberry Pi от «Амперки» ориентированы на широкую аудиторию:

• Школьники от 9-10 лет, интересующиеся электроникой
• Студенты технических специальностей
• Начинающие радиолюбители
• Взрослые, желающие освоить новое хобби
• Преподаватели кружков робототехники

Главные преимущества наборов — доступность для новичков, наличие подробных инструкций и возможность быстро получить практический результат в виде работающего устройства.

Как выбрать подходящий набор Arduino?

При выборе набора Arduino для начинающих стоит учитывать следующие факторы:

• Возраст и уровень подготовки — для детей младшего возраста подойдут более простые наборы вроде «Tetra»
• Наличие опыта программирования — новичкам лучше начать с базовых наборов «Матрешка X» или «Y»
• Цели изучения — для знакомства с веб-разработкой оптимален набор «Малина»
• Бюджет — расширенные наборы дороже, но содержат больше компонентов

Для большинства начинающих оптимальным выбором станет набор «Матрешка Y», позволяющий освоить основы Arduino и собрать первые работающие устройства.

Компоненты в составе наборов Arduino

Типичный набор Arduino от «Амперки» включает следующие основные компоненты:

• Плата Arduino Uno или аналог
• Макетная плата для сборки схем
• Набор резисторов, конденсаторов, транзисторов
• Светодиоды разных цветов
• Кнопки и переключатели
• Пьезодинамик
• Датчики температуры, освещенности
• Сервоприводы и моторы
• Провода и соединительные кабели
• Подробное руководство с проектами

Расширенные наборы дополнительно могут содержать LCD-дисплеи, Wi-Fi и Bluetooth модули, датчики движения и другие компоненты для более сложных проектов.

Преимущества наборов Arduino от «Амперки»

Наборы от российского производителя «Амперка» обладают рядом важных достоинств:

• Тщательно подобранный состав компонентов
• Наличие подробных русскоязычных инструкций
• Возможность быстро собрать работающее устройство
• Качественные оригинальные компоненты
• Техническая поддержка на русском языке
• Доступная цена по сравнению с зарубежными аналогами

Это позволяет даже новичкам без опыта в электронике успешно освоить основы работы с Arduino и сделать первые шаги в робототехнике.

Вопросы начинающих по наборам Arduino

С какого возраста можно начинать изучение Arduino?

Базовые наборы вроде «Tetra» подходят для детей от 9-10 лет. Более сложные наборы «Матрешка» рассчитаны на подростков от 12-13 лет и взрослых. При этом многое зависит от индивидуальных особенностей ребенка.

Нужны ли специальные знания для работы с наборами?

Для начала работы с базовыми наборами специальных знаний не требуется. Достаточно уметь пользоваться компьютером на базовом уровне. Все необходимые навыки можно освоить в процессе выполнения проектов по инструкции.

Какие устройства можно собрать с помощью набора «Матрешка»?

С помощью набора «Матрешка» можно собрать различные электронные устройства:

• Светофор
• Ночник с управляемой яркостью
• Терменвокс
• Электронный метроном
• Кодовый замок
• Измеритель освещенности
• Счетчик нажатий кнопки

Всего в инструкции описано от 17 до 20 проектов в зависимости от версии набора.

Заключение

Наборы Arduino от «Амперки» — отличный способ познакомиться с миром электроники и программирования для детей и взрослых. Они позволяют быстро перейти от теории к практике и собрать первые работающие устройства. Широкий ассортимент наборов позволяет выбрать оптимальный вариант с учетом возраста, опыта и целей обучения.

База знаний Амперки [Амперка / Вики]

Здесь собрана вся база знаний Амперки: инструкции и подсказки по Arduino и Raspberry Pi, оригинальные проекты, схемы распиновки модулей и datasheet’ы, теория электричества для начинающих и другая полезная информация. Ищите ответы на технические вопросы в нашей Wiki, накопленной годами!

Теория

Электричество

• Понятие электричества

• Принципиальные схемы

• Основные законы электричества

• Управление электричеством

• Делитель напряжения

Компоненты

• Конденсатор

• Резистор

• Диод

• Светодиод

• Кнопка

• Светодиодные сборки

• Биполярный транзистор

• Полевой транзистор

• Пьезодинамик

Сигналы, интерфейсы, протоколы

• Аналоговый сигнал

• Цифровой сигнал

• Датчики и сенсоры: теория

• Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, PWM)

Механика

• Коллекторный двигатель

• Сервопривод

Программирование на C++

1. Языки программирования: обзор

2. Структура программы на C++ для Arduino

3. Константы, переменные и арифметика

4. Логические переменные, выражения if, ветвление

5. Конечные автоматы, перечисления enum, выражения switch

6. Случайные числа

Мифы и легенды о…

1. Мейкерах и DIY

2. Arduino

3. Espruino и JavaScript

4. Raspberry Pi

---

Технический FAQ

• Решение частых проблем

Руководства

Iskra JS и Espruino

Начало работы с Espruino: JavaScript в микроконтроллере

• Что такое Espruino

• Подключение и настройка

• Загрузка интерпретатора JS:

  • BBC micro:bit

  • STM32 Nucleo

  • ESP8266

• Для тех кто переходит с Arduino

• Как создать и подключить свою библиотеку в Espruino Web IDE

• Как использовать библиотеки без интернета

• Iskra JS

• Iskra JS Mini

• Espruino Pico

• Espruino MDBT42Q Breakout

• Espruino Pixl. js

• Espruino Puck.js v1

• Espruino Puck.js v2.1

  NEW

Arduino

• Что такое Arduino?

• Подключение и настройка

• Видеоуроки Джереми Блюма

  HIT

• Видеоуроки Карандаша и Самоделкина

• Менеджер плат

• Установка библиотек

• Собираем Arduino своими руками

• Arduino Nano RP2040 Connect

  NEW

• Arduino MKR GSM 1400

• Arduino MKR Vidor 4000

• Arduino MKR Wi-Fi 1010

• Arduino Yun Rev 2

• Arduino MKR Zero

• Arduino Uno

• Arduino Nano

• Arduino Nano Every

• Arduino Nano 33 IoT

• Arduino Nano 33 BLE

• Arduino Nano 33 BLE Sense

• Arduino Uno WiFi

• Arduino Uno WiFi Rev2

• Arduino Mega 2560

• Arduino Leonardo

• Arduino Leonardo ETH

• Arduino Due

• Arduino M0

• Arduino M0 Pro

• Arduino Yun

• Arduino Yun Mini

• Arduino Tian

• STEMTera

Arduino Shields

• Multiservo Shield v2

• Multiservo Shield v1

• Troyka Shield

• Troyka Shield LP

• Troyka Slot Shield

• Troyka Mega Tail Shield

• Screw Shield

• Motor Shield

• Motor Shield Plus

• Relay Shield

• AC/DC Shield

• EasyVR 3 Plus Shield

• Ethernet Shield

• GPRS Shield

• Mini IO — шилд для Arduino Mini

Iskra

• Iskra Uno

  HIT

• Iskra Nano Pro

• Iskra Mega

• Iskra Neo

• Iskra Mini

micro:bit

• Плата BBC micro:bit v2

  HIT

• Плата BBC micro:bit v1. 5

• Модуль питания Kitronik MI: Power Board v2

• Умная перчатка Pimoroni MINI.MU

• Драйвер моторов drive:bit

• Драйвер сервоприводов servo:bit

• Светодиодный диск ZIP Halo HD

• Светодиодная матрица ZIP Tile

• Плата мониторинга окружающей среды Pimoroni enviro:bit

• Сенсорная клавиатура Pimoroni touch:bit

• Светодиодная матрица Pimoroni scroll:bit

• Модуль питания micro:bit

• Адаптер micro:bit Breakout

• Робот MiniBit

• Робот Bit:Bot XL

• Светодиодное лицо BitFace Breakout

• Дальномер Ultrasonic Breakout

xDuino и другие платформы

• Particle Photon

• Microview OLED

• Strela

• STM32 Nucleo

• Netduino 2

Teensy

• Подключение и настройка

• Teensy 3. 2

• Teensy 3.5

• Teensy 3.6

• Teensy 4.0

ESP8266

• Как прошить модули

• Как создать резервную копию прошивки

• ESP-01

• Troyka WiFi

ESP32

• ESP-WROOM-32 DevKit v1

Raspberry Pi

• Начало работы

• Запись Raspberry Pi OS на карту microSD

• Заводим Raspberry Pi

• Настройка Raspberry Pi OS

• SSH — работа без экрана

• VNC — удалённый рабочий стол

• Настройка штатных камер

• Интерфейсы

• Raspberry Pi 4 Model B

• Raspberry Pi 3 Model A+

• Raspberry Pi Zero W

• Raspberry Pi Zero

• Raspberry Pi 3 Model B

• Raspberry Pi CM3+

• Raspberry Pi CM I/O Board v3

Raspberry Pi HATs

• Raspberry Pi PoE HAT

  NEW

• Raspberry Pi PoE+ HAT

  NEW

• Battery HAT

  HIT

• Ethernet / USB HAT

• Troyka HAT

  HIT

• Пианино Pimoroni Piano HAT

• Pi Zero USB Stem

• Плата мониторинга окружающей среды Pimoroni Enviro+ HAT

• LED-матрица Pimoroni Unicorn HAT Mini

• Умная колонка Pimoroni Pirate Audio

• Усилитель наушников Pimoroni Pirate Audio

• ТВ-тюнер Raspberry Pi TV HAT (DVB-T2)

• Troyka Cap

• Драйвер RGB-матриц

• Адаптер Raspberry Pi Breakout

• Корпус для RPi в стиле MegaDrive

• Корпус для RPi в стиле SNES

• Raspberry Pi Camera v2

• Raspberry Pi Camera v2 NoIR

• Raspberry Pi High Quality Camera

Raspberry Pi Pico

• Среда разработки Thony Python IDE

• Установка библиотек в Thonny Pyhon IDE

• Raspberry Pi Pico

  HIT

• Цветной дисплей 1,14” (v1) для Raspberry Pi Pico

  NEW

• IMU-сенсор 10 DOF (v1) для Raspberry Pi Pico

  NEW

• Часы реального времени (v1) для Raspberry Pi Pico

  NEW

• Дисплей E-Ink для Raspberry Pi Pico v1 2,13” (v1) для Raspberry Pi Pico

  NEW

Onion Omega2

• Onion Omega2

• Установка и настройка Onion Omega2

• Onion Breadboard Dock

OpenMV

• Среда разработки OpenMV IDE

• Камера машинного зрения OpenMV H7

• Камера машинного зрения OpenMV M7

• OpenMV LCD Shield

• OpenMV WiFi Shield

• OpenMV Wireless TV Shield

Troyka-модули и сенсоры

Что такое Troyka-модули

• pH-метр с щупом

• Солемер с щупом

• Текстовый дисплей 16×2

• Screw Pad

• Энкодер

• Импульсный блок питания на 600 мА

• Импульсный блок питания на 3000 мА

• Power Cell

• OLED-дисплей

• Линейный регулятор напряжения

• Адаптер «мама-папа»

• Приёмопередатчик на 868 МГц

• Bluetooth Low Energy

• Метеодатчик

• USB-UART преобразователь

• Расширитель портов I²C

• Усилитель класса D

• Модуль подтяжки

• Понижающий DC-DC и преобразователь уровней для WS2812

• Аналоговый акселерометр

• Ползунковый потенциометр

• H-мост (1 канал)

• H-мост (2 канала)

• Светодиодная матрица 8×8

• Датчик вибрации

• Расширитель GPIO-портов

• Приёмник GPS/GLONASS v2

• Приёмник GPS/GLONASS с выносной антенной v2

• Светодиодная RGB матрица 4×4

• Внешний ЦАП с TRS 3,5 мм

• Внешний ЦАП с клеммником

• MIDI in/out

• Четырёхкнопочная клавиатура

• Датчик шума

• Четырёхразрядный индикатор (вторая ревизия)

• Wi-Fi модуль

• SD картридер

• Troyka Pad

• Аудиомодули:

  • Аудиовыходы

  • Аудиовход

• Датчик приближения и освещённости VL6180

• Приёмопередатчик RS-485

• Bluetooth HC-05

• Датчик тока

• Датчик цвета

• IMU-сенсор на 10 степеней свободы v2

• Гироскоп v2

• Акселерометр

• Магнитометр / компас

• Барометр v2

• Датчики газа MQ:

  • датчик широкого спектра газов MQ-2

  • датчик паров спирта MQ-3

  • датчик природного газа MQ-4

  • датчик горючих газов MQ-5

  • датчик сжиженного углеводородного газа MQ-6

  • датчик угарного газа MQ-7

  • датчик водорода газа MQ-8

  • датчик горючих и угарного газов MQ-9

  • датчик углекислого газа MQ-135

• Сканер RFID/NFC

• 3D-джойстик

• Датчик температуры и влажности

• Часы реального времени

• Повышающий стабилизатор напряжения

• Реле

• Силовой ключ (N-канал)

• Силовой ключ (P-канал)

• Драйвер шагового двигателя

• Четырёхразрядный индикатор (первая ревизия)

• Аналоговый термометр

• Датчик освещённости

• Тактовая кнопка

Zelo-модули

• Восьмиканальный датчик линии v1

• Инфракрасный датчик движения

• Сборка силовых ключей (P-FET)

• Сборка силовых ключей (N-FET)

• AC/DC — блок питания и реле

• Мини-реле

• Power Bank v1

• Power Bank v2

Slot-модули

• Uno Slot

• Wi-Fi Slot

• Slot Expander

Текстовые дисплеи

• Текстовый дисплей 8×2

• Текстовый дисплей 16×2

• Текстовый дисплей 20×4

• Текстовый дисплей 16×2 / I²C

• Текстовый дисплей 20×4 / I²C

• Текстовый дисплей 16×2 / I²C / 3,3 В

• Текстовый дисплей 20×4 / I²C / 3,3 В

Графические дисплеи

• Графический дисплей 128×64

• Графический дисплей 128×64 / I²C

  NEW

• Цветной графический дисплей 480×240 / 3,2”

• Цветной графический дисплей 320×240 / 2,2”

HMI-дисплеи Nextion

• Чем HMI-дисплей отличается от простого экрана

• Подключение и настройка

• Дисплей Nextion Discovery 2,4”

  NEW

• Дисплей Nextion Discovery 2,8”

  NEW

• Дисплей Nextion Discovery 3,5”

  NEW

• Дисплей Nextion Enhanced 2,4”

• Дисплей Nextion Enhanced 2,8”

• Дисплей Nextion Enhanced 3,2”

• Дисплей Nextion Enhanced 3,5”

• Дисплей Nextion Enhanced 4,3”

• Дисплей Nextion Enhanced 5”

• Дисплей Nextion Enhanced 7”

• Дисплей Nextion Intelligent 4,3”

  NEW

• Дисплей Nextion Intelligent 4,3” в корпусе

  NEW

• Дисплей Nextion Intelligent 5”

  NEW

• Дисплей Nextion Intelligent 5” в корпусе

  NEW

• Дисплей Nextion Intelligent 7”

• Дисплей Nextion Intelligent 7” в корпусе

• Дисплей Nextion Intelligent 10,1”

• Адаптер Nextion I/O

• Плата расширения Nextion I/O

• Преобразователь USB-UART Nextion Foca Max

Дисплеи для Raspberry Pi

• Цветной дисплей для Raspberry Pi 4,3” / 800×480 / IPS / DSI

  NEW

• Дисплей для Raspberry Pi 5” / 800×480 / IPS / DPI

  NEW

• Дисплей для Raspberry Pi 7” / 1024×600 / IPS / DPI

  NEW

• Резистивный сенсорный дисплей для Raspberry Pi 320×240 / 2,8” / SPI

• Резистивный сенсорный дисплей для Raspberry Pi 480×320 / 3,5” / SPI

• Резистивный сенсорный дисплей для Raspberry Pi 480×320 / 3,5” / HDMI

• Резистивный сенсорный дисплей для Raspberry Pi 800×480 / 5” / HDMI

• Ёмкостный сенсорный дисплей для Raspberry Pi 800×480 / 5” / HDMI

• Ёмкостный сенсорный AMOLED дисплей 5,5” / 1920×1080 / HDMI

  NEW

• Ёмкостный сенсорный AMOLED дисплей 5,5” / 1920×1080 / HDMI / в корпусе

  NEW

• Ёмкостный сенсорный дисплей для Raspberry Pi 1024×600 / 7” / HDMI

• Ёмкостный сенсорный дисплей для Raspberry Pi 1024×600 / 7” / HDMI / в корпусе

• Ёмкостный сенсорный HDMI-дисплей для Raspberry Pi 1920×1080 / 11,6” в корпусе

• Сенсорный дисплей для Raspberry Pi / HDMI

• Сенсорный дисплей для Raspberry Pi / SPI

E-Ink дисплеи

• Брелок E-Ink 1,54” с NFC

  HIT

• Экран E-Ink 1,54” / монохромный

• Экран E-Ink 1,54” / красный

• Экран E-Ink 1,54” / жёлтый

• Дисплейный модуль E-Ink 2,13” для Raspberry Pi / монохромный

• Дисплейный модуль E-Ink 2,13” для Raspberry Pi / красный

• Дисплейный модуль E-Ink 2,13” для Raspberry Pi / жёлтый

• Дисплейный модуль E-Ink 2,7” для Raspberry Pi / монохромный

• Дисплейный модуль E-Ink 2,7” для Raspberry Pi / красный

• Экран E-Ink 4,2” / монохромный

• Экран E-Ink 4,2” / красный

• Экран E-Ink 4,2” / жёлтый

• Экран E-Ink 5,83” / монохромный

• Экран E-Ink 5,83” / красный

• Экран E-Ink 5,83” / жёлтый

• Экран E-Ink 7,5” / монохромный

• Экран E-Ink 7,5” / красный

• Экран E-Ink 7,5” / жёлтый

Светодиодные модули

• Семисегментный индикатор SegM8

• Круглый светодиодный модуль RGB WS2812 (7×LED)

• Светодиодные модули RGB WS2811 (20×3)

• Светодиодные модули RGB WS2811 (20×3) с винтовым креплением

Умные устройства Sonoff

• Настройка приложения eWeLink

• Умная Wi-Fi IP-камера Sonoff GK-200MP2-B

  NEW

• Умное реле Sonoff BASIC

• Умное реле Sonoff BASICR2

• Умное реле Sonoff Th26

• Умное реле Sonoff POWR2

• Умное реле Sonoff MINIR2

• Умное реле Sonoff RE5V1C

• Умная розетка Sonoff S26

• Умный патрон Sonoff SlampherR2

• Умный выключатель Sonoff T2EU1C

• Умный USB-адаптер Sonoff Micro

• Умное реле Sonoff 4CHPROR3

• Датчик влажности и температуры Sonoff AM2301

• Герметичный датчик температуры Sonoff DS18B20

Сервоприводы

• Что такое сервопривод

• Сервоприводы PDM с удержанием угла

• Сервоприводы PDM постоянного вращения

• Сервопривод Feetech FS90

• Сервопривод Feetech FS90R

• Сервопривод Feetech FT90B

• Сервопривод Feetech FT90R

• Сервопривод Feetech FS0403-FB

• Сервопривод Feetech FS90-FB

• Сервопривод Feetech FB5317M-360

• Сервопривод Feetech FB5118M

• Сервопривод Feetech FT6335M

Электромеханические модули

• Коллекторные моторы 12 мм

• Шаговый двигатель 28BYJ-48 5V

• Электронный замок (27×28×18 мм)

• Электронный замок (54×38×28 мм)

• Соленоидные актуаторы

Другие сенсоры и модули

• Waveshare Датчик Пыли Sharp GP2Y1010AU0F

• Датчик качества воздуха CCS811

• Breadboard Power Supply

• Понижающий DC/DC-преобразователь для Arduino

• Ёмкостный датчик влажности почвы

• Резистивный датчик влажности почвы

• Ёмкостный датчик уровня жидкости

• Светодиодная RGB Матрица 64×32

• Аналоговый датчик линии

• Цифровой датчик линии

• Сканер штрихкодов и QR-кодов

• Мультивалютный монетоприёмник

• Эталонный монетоприёмник

• Цветная светодиодная лента

• Белая светодиодная лента

• Герметичный датчик температуры DS18B20

• Nano Switch

• Импульсные источники питания

• XBee Series 2

• Ультразвуковой дальномер HC-SR04

• Лидар Benewake TFmini

• Лидар Benewake TFmini-S

• Лидар Benewake TFmini Plus

• Лидар Benewake TF02

• Лидар Benewake TF02 Pro

• Матричные клавиатуры:

  • четыре клавиши (1×4)

  • двенадцать клавиш (4×3)

  • шестнадцать клавиш (4×4)

Микросхемы и микроконтроллеры

• CD4026: управление 7-сегментными индикаторами

• Прошивка ATtiny с помощью Arduino

• Прошивка ATtiny программатором и чистый «Си»

Корпусирование

• #Структор

Проекты

Мини-проекты с Arduino

1. Маячок

2. Маячок с нарастающей яркостью

3. Светильник с управляемой яркостью

4. Терменвокс

5. Ночной светильник

6. Пульсар

7. Бегущий огонёк

8. Мерзкое пианино

9. Миксер

10. Кнопочный переключатель

11. Светильник с кнопочным управлением

12. Кнопочные ковбои

13. Секундомер

14. Счётчик нажатий

15. Комнатный термометр

16. Метеостанция

17. Пантограф

18. Тестер батареек

19. Светильник, управляемый по USB

20. Перетягивание каната

Простые проекты на Arduino Uno и Slot Shield

Как собрать проект на Arduino Uno

• Простые часы

• Часы c подстройкой времени

• Автономные часы

• Электронный будильник

• Бионический будильник

• Метеодатчик для компьютера

• Автономная метеостанция

• Электронный барометр

• Метеостанция c выносным термометром, гигрометром и барометром

• Универсальный ИК-контроллер с датчиком температуры

• Метеокомпьютер с записью на SD

• Игра «Саймон говорит…»

• Игра «Кнопочные ковбои»

• Игра «Flappy Bird»

• Игра «Змейка»

Проекты на Iskra Neo и Slot Shield

Что такое проекты на Slot Shield

• Автоматическая кормушка для рыб

• Электронные кубики для настольных игр

• Тамагочи «Space Invaders»

• Сигнализация для холодильника

• Велокомпьютер с GPS модулем

• Часы Фишера для быстрых шахмат

• GPS-трекер

• Цифровые часы

• Автополив для комнатных цветов

• Детектор протечки воды

• Климат-контроль

• Светомузыка

• Хлоп-реле

• «Кнопочные ковбои»

• «Саймон говорит…»

• Кухонный таймер

• Детектор дыма

• Простая метеостанция

Умные устройства

• Счётчик электроэнергии

• Счётчик подписчиков Instagram

• Автоматические кормушки для домашних животных

• Пульсометр «Измеритель счастья»

• Часы Nixie Clock

• Умный чайник

• Аркадный игровой автомат на Retro Pie

• Система быстрой обтравки фотографий

• Гидропонная система периодического затопления «Гидрогоршок»

• Arduino в космосе — собираем самописец для стратосферного зонда

• Умная вытяжка

• Игровая ретро-консоль на Raspberry

• GPS-телеметрия для картинга

• Игровой автомат «Капитиан Крюк»

• Собираем Pong на Arduino

• Робот-бармен на соленоидных клапанах

• Счетчик лайков с конфетами

• Система интеллектуального полива газонов

• Nyan! Умный технокотик

• Универсальный пульт управления из старого телефона

• Виджет из светофора: мониторим Travis CI на Iskra JS

• Электронный тайник с IMU-сенсором

• POV-спидометр для велосипеда

• Танцевальная битва

• Автоматизируем капельный полив

• Оптический синтезатор Look Modular (проект на GeekTimes)

• Гаражный парктроник

• Как достать соседа c перфоратором

• Умный лабиринт для крыс на Iskra JS

• Пиротехнический радиопульт

• Лазерная игрушка для кошек

• Новогодняя SMS-ёлка

• Хэллоуинская тыква

• Мишкофон

• POV-бегущая строка из 8 светодиодов

• Клавиатурный шпион

• Робот Мариачи

• GPRS-логгер для теплицы

• SMS-розетка

• Технокуб

• Бутылочный Bluetooth-катер

• Кашляющая пепельница

• MIDI-контроллер «Шарманка»

• Ночной мониторинг сайтов

• Жалюзи с электроприводом

• Фотобудка для кота

• Кодовый замок «Тук-тук»

• Карта офисной активности

• Поворотный стол для 3D-фотосъемки

• Голосовой тир

• Беспроводная метеостанция

• Автополивщик растений на Arduino

• Аудиоинформер скорости ветра

• RFID-магнитофон «Becha»

• Bluetooth Android-пульт для светодиодов

• Прогноз погоды на дисплее TE-ULCD

• Прогноз погоды на светодиодной матрице

• Барабанная установка на Iskra JS

Робототехника

• Робот на ROS. Часть 1: шасси и бортовая электроника

• Робот на ROS. Часть 2: дистанционное управление и навигация

• Робот на ROS. Часть 3: распознавание речи для голосового управления

• Робот на ROS. Часть 4: синтез речи и голосовое управление

• Робот для езды по линии на магнитной маркерной доске

• Как собрать орнитоптер

• Дирижабль для GoPro

• Как устроить гонки #Робоняш

• Робототехническая лаборатория «Робоняша»

• Управляем роботом на Iskra JS по Bluetooth

• Собираем простой ИК-бот на Arduino Uno и Iskra JS

• Сборка основы для мобильного двухколёсного робота

• Робот, ездящий по линии под управлением Arduino

• Углубленное изучение коллекторных моторов постоянного тока

• Соединительные провода «папа-папа» своими руками

• Платформа робота MiniBit

• Платформа робота Bit:Bot XL

Занимательные проекты

• Олдскульная неоновая вывеска с анимацией

• Шарманка на Arduino

• Многозадачность на Arduino

• Аудио плеер на Arduino через встроенный «ЦАП»

• Аудио плеер на Arduino через внешний «ЦАП»

• Светодиодная панель на Arduino

• Светодиодная панель на Raspberry Pi

Эксперименты из наборов

• Набор «Малина»

• Набор «Драгстер»

• Набор «Йодо»

• Автополив — дополнение набора «Йодо»

• IoT (Интернет вещей) — дополнение набора «Йодо»

• IoT (Интернет вещей) — дополнение набора «Матрёшка»

• Как открыть сетевой порт

Инструкции к наборам

• Новогодняя DIY-ёлка

Наборы Arduino от «Амперки» для творческой самореализации

Наступает новый учебный год и у школьников, и студентов, помимо учебы должно быть время для реализации своего потенциала в творчестве. Мы хотим предложить один из вариантов реализации данного процесса — научиться основам схемотехники, программированию и разработке собственных электронных устройств.

«Амперка» – это один из самых известных производителей образовательных DIY-наборов на базе Arduino и Raspberry в России.

Сегодня мы предлагаем вашему вниманию варианты наборов, которые быстро и в доступной форме помогут начинающим электронщикам освоить новые увлекательные знания и навыки.

 

Матрешка X — набор на базе платформы Arduino Uno с расширенным набором радиодеталей, проводов, макетной платой и красочной обучающей брошюрой, которая «с нуля» научит, как собрать 17 электронных устройств.

 

 

Матрешка Y — набор на базе платформы Arduino Uno с расширенным набором радиодеталей, проводов, макетной платой и красочной обучающей брошюрой, которая «с нуля» научит, как собрать 17 электронных устройств.

 

 

Матрешка Z – набор на базе платформы Arduino Uno с самым полным набором радиодеталей, проводов, макетной платой и красочной обучающей брошюрой, которая научит, как собрать 20 электронных устройств.

 

 

Набор Малина Y основан на одноплатном компьютере Raspberry Pi со всеми необходимыми компонентами для комфортного проектирования Linux-систем. Набор будет полезен всем, кто хочет познакомиться с миром Linux, освоить Bash, научиться программировать на Python, написать свою игру на Scratch, поднять экономичный домашний веб-сервер и так далее.

 

 

Набор Малина Z основан на одноплатном компьютере Raspberry Pi со всеми необходимыми компонентами для комфортного проектирования Linux-систем. Набор будет полезен всем, кто хочет познакомиться с миром Linux, освоить Bash, научиться программировать на Python, написать свою игру на Scratch, поднять экономичный домашний веб-сервер и так далее.

 

 

Tetra — набор для детей от 9 лет для изучения основ программирования и создания электронных устройств.

 

 

С помощью набора для самостоятельной сборки Технокуб вы сможете сделать устройство, которое сообщит об интересующем для вас событии. Пришло электронное письмо? На автомобильных дорогах большие пробки? На улице возможны осадки? Пельмени сварились? С «Технокубом» вы никогда не пропустите важное для вас событие.

 

 

Образовательный набор «Амперка» — набор для занятий в школе и кружках робототехники. В составе — микроконтроллер Arduino Uno, более 150 радиодеталей и учебник «Основы программирования микроконтроллеров».

 

 

Электроника для начинающих (часть 1) — это готовый набор, состоящий из различных электронных компонентов, для тех, кто хочет научиться основам схемотехники и разработки электронных устройств. В набор включена электронная книга Чарльза Платта с описанием познавательных экспериментов.

 

 

Электроника для начинающих (часть 2) — это готовый набор, состоящий из различных электронных компонентов, для тех, кто хочет научиться основам схемотехники и разработки электронных устройств. Данный набор является продолжением серии наборов «Электроника для начинающих». Он знакомит юных конструкторов с экспериментами 12-25. В набор включена электронная книга Чарльза Платта.

 

 

Опубликовано: 30.08.2016

Следующая

Сколько ампер может выдержать Arduino

Arduino — это программируемая плата, которую можно использовать для управления несколькими внешними цепями. Имея дело с Arduino, мы должны быть осторожны с требованиями к току и напряжению. Подача на Arduino напряжения, превышающего требуемое, может привести к ее отключению, а экстремальные скачки тока могут привести к самопроизвольному сбросу платы Arduino. Иногда Arduino может выступать в качестве источника питания для внешних периферийных устройств, таких как освещение светодиода или некоторых крошечных двигателей, но каждый источник тока имеет некоторые ограничения. То же самое и в случае с Ардуино. Давайте обсудим, сколько ампер может выдержать Arduino.

Источники тока в Arduino

В Arduino присутствуют несколько источников тока, поэтому он имеет различные ограничения в зависимости от источников, потребляющих ток. Чтобы понять текущие параметры Arduino, мы должны сначала понять все доступные источники тока в Arduino, где устройства могут потреблять ток. Для питания Arduino используются следующие три источника:

• Порт USB
• Домкрат постоянного тока
• Вин Пин

Три упомянутых выше источника могут получать входные данные из разных источников, например, порты USB могут получать питание от портов USB 3.0/2.0 ПК. Точно так же цилиндрический разъем постоянного тока и штырь Vin могут получать питание от внешнего источника, такого как 9Вольтовая батарея или сетевой адаптер с вилкой постоянного тока или старый компьютерный блок питания. Итак, эти три источника дают выходной ток в зависимости от входа. Давайте обсудим максимально возможный потребляемый ток через эти источники.

USB-порт

USB-порт типа B — наиболее распространенный и основной способ питания Arduino. Вам просто нужен USB-кабель для питания через любой порт ПК или блок питания, поддерживающий USB-кабель. Питание через USB считается самым безопасным способом питания Arduino , поскольку оно дает Arduino регулируемое постоянное напряжение 5 В с оптимальным током.

Ограничение по току USB-порта

Когда Arduino получает питание от USB-порта, максимальное количество тока, согласно спецификации Arduino, которое он может потреблять, составляет 500 мА. Из-за интерфейса USB и последовательной связи этот ток установлен на более низком уровне, чем два других источника питания для Arduino. Входная мощность распределяется между встроенными периферийными устройствами Arduino, поэтому в конце концов чистый доступный ток для внешней цепи каким-то образом меньше, чем потребляемый входной ток. Arduino рекомендует не потреблять более 400 мА тока с использованием источника USB, так как постоянное потребление большего тока может повредить плату Arduino.

Входное напряжение	Макс. потребляемый ток
5В	500 мА

Защита от перегрузки по току USB

Наряду с USB-интерфейсом Arduino собрал встроенный Resetable Polyfuse , который может защитить Arduino от любых скачков перегрузки по току. Если выходные контакты Arduino потребляют больше безопасного предела тока, который составляет 500 мА , то этот полифузионный блок сработает и отключит входную мощность от порта USB. Этот предохранитель использует тепловое свойство для своего функционирования, так как это термопредохранитель . Таким образом, после сброса требуется некоторое время, чтобы вернуться в исходное состояние, пока Arduino не останется выключенным.

Цилиндрический разъем постоянного тока

Несколько плат Arduino поставляются с цилиндрическим разъемом постоянного тока, который увеличивает количество способов питания Arduino. Этот разъем пригодится, когда нам нужно увеличить предел выходного тока Arduino, или к нему подключена какая-то большая нагрузка. Входной штырь разъема постоянного тока подключается к бортовым регуляторам напряжения.

Гнездо постоянного тока может принимать входное напряжение от 7 до 16 В при номинальном токе до 9 А.0023 1А . Однако не рекомендуется подавать на вход напряжение более 12 В, так как это может привести к нагреву стабилизаторов напряжения, что приведет к отключению питания Arduino. Выход регулятора 5 В передается регулятору 3,3 В, что еще больше снижает его. Для получения этих двух выходных напряжений над аналоговыми контактами на плате Arduino имеется отдельный контакт 5 В и 3,3 В.

Ограничения по току цилиндрического гнезда постоянного тока

Поскольку вход цилиндрического гнезда постоянного тока напрямую подключен к регуляторам напряжения, то пределы тока гнезда постоянного тока также определяются этими двумя регуляторами:

• Регулятор 5 В
• Регулятор 3,3 В

Регулятор 5 В

В отличие от портов USB, регуляторы 5 В не ограничиваются силой тока 500 миллиампер. При использовании внешнего источника питания он может отдавать до 1А тока. Потребление тока более 1А невозможно, потому что регулятор напряжения Arduino рассчитан на максимальное значение 1А. Также из-за теплового ограничения регулятора напряжения, потребляющего больший ток, он нагревается, что приводит к временному отключению платы Arduino. Технические характеристики стабилизатора напряжения 5В:

Регулятор 5 В	НКП1117СТ50Т3Г
Выходное напряжение	5В
Макс. входное напряжение	20 В
Минимальное входное напряжение	6,5 В
Максимальный выходной ток	1А

Регулятор 3,3 В

Выходной сигнал регулятора 5 В подается на регулятор 3,3 В. Он снижает 5 В до 3,3 В с номинальным током 150 мА . Некоторые технические характеристики:

Регулятор 3,3 В	ЛП2985-33ДБВР
Выходное напряжение	3,3 В
Макс. входное напряжение	16В
Минимальное входное напряжение	3,9 В
Максимальный выходной ток	150 мА

Вывод Vin

Выводы Vin на Arduino могут принимать входную мощность, а также выступать в качестве источника питания для внешних цепей. Работает двояко.

Ограничение тока на выводе Vin

Ограничение тока на выводе Vin чем-то похоже на разъем постоянного тока, так как оба входа подключены к встроенным регуляторам напряжения. Итак, контакты Vin имеют максимальный номинальный ток 1 Ампер .

Примечание : питание Vin не обеспечивает никакой защиты от обратного тока, как в цилиндрическом разъеме постоянного тока, поэтому дважды проверьте соединение перед подачей питания на Arduino.

Вин Напряжение	Максимальный ток
7-12В	1А

Ограничения по току контактов ввода/вывода

40 мА — это максимальный ток, который можно получить от одного контакта ввода/вывода Arduino. Суммарный ток со всех контактов ввода-вывода не должен превышать 200 мА , так как Atmel больше не гарантирует работу контроллеров после этого предела.

Потребление тока более 40 мА от вывода ввода-вывода может привести к их повреждению, так как там нет защиты по току.

Заключение

Для управления несколькими устройствами с помощью Arduino мы должны следить за безопасными пределами тока Arduino. Он имеет три разных источника тока; он может дать максимальный ток 1 А через выходной контакт 5 В, в то время как контакты ввода / вывода ограничены ниже 40 мА. Поскольку потребление большего тока может привести к необратимому повреждению этих контактов. Здесь мы обсудили индивидуальные текущие параметры всех трех источников.

Операционные усилители для ваших проектов Arduino

 

Выбор и использование операционных усилителей для вашего проекта Arduino s

Введение: измерение напряжения с помощью Arduino

Операционные усилители — это просто устройства, которые усиливают разницу между двумя входами. Однако эти простые устройства можно использовать в комбинации для создания множества полезных схем — даже для очень мощных АНАЛОГОВЫХ компьютеров! Если вы хотите измерить напряжение сигнала с помощью Arduino, вы можете столкнуться с некоторыми из описанных здесь проблем; часто может помочь простая схема с использованием операционного усилителя.

Давайте рассмотрим эти проблемы.

Arduino Uno имеет входы АЦП, которые могут измерять напряжения в диапазоне от 0 до 5 В.

(другие диапазоны доступны в разных версиях)

Таким образом, если ваш сигнал выходит за пределы этого диапазона, как показано оранжевой и синей линиями на этой диаграмме, вы не можете измерить его напрямую. Инвертирующий усилитель позволит вам создать положительное напряжение того же значения, которое вы затем сможете измерить.

Также ваш сигнал может быть слишком слабым для измерения; (зеленая линия) в этом случае может помочь неинвертирующий усилитель , как описано ниже. Таким образом, если сигнал изменяется между 0,1 и 0,2 В, усилитель с коэффициентом усиления 20 будет давать сигнал в диапазоне 2–4 В, что соответствует диапазону измерения Arduino.

Голубая линия немного отличается. Предположим, что сигнал меняется между 3,4 и 3,6 В, поэтому изменение составляет 0,2 В; мы могли бы усилить его в десять раз, но тогда оно будет меняться между 34 В и 36 В — все равно бесполезно. Однако, используя дифференциальный усилитель (см. ниже), мы можем взять 3,4–3,6, ВЫЧИТАТЬ 3,2 и умножить на десять, получив хорошо измеримый сигнал в диапазоне 2–4 Вольт.

Схемы операционного усилителя, описанные ниже, позволят вам выполнить эту «обработку сигнала».

 

 

Другие возможные проблемы заключаются в том, что ваш сигнал слишком велик, чтобы его можно было измерить напрямую, и его необходимо уменьшить или «ослабить», как показанную здесь светло-зеленую синусоиду;

Или в сигнале много шума, который вам нужно будет удалить с помощью «фильтрации».

 

Позже мы рассмотрим, как использовать операционные усилители для ослабления или фильтрации сигнала.

 

ПРИМЕЧАНИЕ. В большинстве случаев измеряемый сигнал должен лежать в пределах питания Arduino или операционного усилителя, используемого для его измерения. Линии +12 В и -12 В показывают диапазон входов, которые вы можете использовать с операционным усилителем, питаемым ± 15 В.

 

На этой странице я введу некоторые важные термины, относящиеся к операционным усилителям. Однако, чтобы вы оказались там, где хотите, вот несколько закладок.

Что такое «Операционный усилитель» Если операционные усилители для вас новы или просто для того, чтобы освежить память, начните здесь

Основные схемы: подготовка сигнала к измерению

Компаратор

Единичный буфер усиления

Неинвертирующий усилитель

Инвертирующий усилитель

Дифференциальный усилитель

Выбор ОУ

Выбор ОУ

Ограничения 3:

003

«Краткий список» операционных усилителей для большинства приложений

Рекомендации

Использование операционных усилителей в вашем проекте:

Одиночное или раздельное питание — и работа «от рельса к рельсу».

Объяснение важных характеристик

Дополнительная литература:

Дифференциальный усилитель

Отрицательная обратная связь

 

---

Что такое операционный усилитель?

Операционный усилитель — это… усилитель; однако у него есть особые характеристики, которые упрощают разработку схем для конкретных приложений.

По сути, он принимает два входа, обозначенных здесь как Va, Vb, и дает выходное напряжение Vo, которое больше, чем РАЗНИЦА между Va и Vb.

Vo = Avol (Va — Vb), где Avol — «коэффициент усиления по напряжению без обратной связи» усилителя

«Идеальный» операционный усилитель — это дифференциальный усилитель со следующими характеристиками:

он имеет

1. бесконечный коэффициент усиления
2. бесконечное входное сопротивление (нет тока на входные клеммы)
3. нулевое выходное сопротивление (без ограничения тока на выходе)
4. бесконечная полоса пропускания (без ограничения скорости ответа)

 

Есть еще несколько мелких «корректировок», которые мы представим позже, но . . эти четыре, с пониманием закона Ома, позволяют нам очень легко проектировать и понимать схемы операционных усилителей — как вы увидите в основных схемы, описанные ниже.

NB: для упрощения принципиальных схем подключения питания к операционным усилителям иногда могут быть опущены на диаграмме — как в последующих — или показаны отдельно. Но, конечно, им нужны источники питания!

 

---

Базовые схемы

 

Компаратор.

«Компаратор» сравнивает два входных напряжения и выдает на выходе +Vcc, если Va>Vb, и -Vcc в противном случае.

 

Обычно компаратор используется для получения цифрового выхода из аналогового входа. Поэтому мы используем один источник питания, как показано здесь.

Помните, что для идеального операционного усилителя V0 = «бесконечность» умноженная на Va — Vb

однако выходной сигнал не может быть выше +Vcc или ниже -Vcc, поэтому здесь он ограничен +5В или 0В

поэтому, если Va > Vb Vo = 5 В; и если Va !> Vb Vo=0V

Это позволяет нам дать изменение логического уровня, если входное напряжение Va превышает пороговое напряжение Vb.

Компараторы являются важной частью преобразователя АЦП.

 

По многим причинам операционные усилители не являются отличными компараторами, и по возможности лучше использовать специально созданный компаратор.

 

 

---

Буфер единичного усиления.

«Буфер единичного усиления» дает выходное напряжение, такое же, как и входное напряжение

«Большое дело», скажете вы. Важно то, что он не потребляет ток от входа. Его можно использовать для измерения напряжения без размещения нагрузки на измеряемой цепи. Давайте посмотрим, как это работает.

 

Анализ:

Буфер единичного усиления очень легко проанализировать, основываясь только на характеристиках идеального операционного усилителя.

Поскольку усилитель имеет бесконечный коэффициент усиления

из №1: — разность напряжений между входами + и — должна быть равна нулю.

R1 и R2 просто обеспечивают защиту входов усилителя. Через них не протекает ток.

поэтому Vo = Va

Какая польза от усилителя с коэффициентом усиления 1?

Хорошо, помните 2: и 3: выше: у него бесконечное входное сопротивление и нулевое выходное сопротивление.

 

 

---

Неинвертирующий усилитель

Подобно буферу единичного усиления, эта схема не загружает вход, но обеспечивает точную величину усиления по напряжению, устанавливаемую резисторами R1 и R2.

Vout = Vin (R2 + R1 / R1)   или    Vout / Vin = 1 + (R2 / R1)

Входное сопротивление ОЧЕНЬ ВЫСОКОЕ (в идеале «бесконечное»)

 

3 Анализ 4: Помните, что для любого конечного напряжения на выходе разность напряжений на входе должна быть равна нулю.

Давайте проанализируем эту схему, используя характеристики идеального операционного усилителя, и вы увидите, насколько это просто. Мы будем использовать реальные числа.

Предположим, что Vo = 10 В и R1 = 2 кОм, R2 = 18 кОм

R1 + R2 = 20 кОм, поэтому через цепочку резисторов протекает ток 10 В / 20 кОм = 0,5 мА.

НИ ОДИН из этих токов не поступает на инвертирующий вход. ( 2: ) ( I2 = I1 )

Таким образом, напряжение на R1 составляет 0,5 мА * 2k = 1 В

, но из 1: Vb = Va .. поэтому коэффициент усиления напряжения Vo / Va = 10 В / 1 В = 10.

Мы можем игнорировать любой эффект нагрузки, который цепочка резисторов оказывает на выход из-за 3:

И из 4: любое изменение на входе НЕМЕДЛЕННО повлияет на выход без задержки или изменения фазы.

 

---

Инвертирующий усилитель

Эта схема позволяет нам преобразовывать отрицательное напряжение в положительное (или наоборот) для измерения.

Vout = — Vin R2 / R1   или    Vout / Vin = — R2/R1      (Примечание: эта формула отличается от формулы для неинвертирующего усилителя)

Входное сопротивление Rin равно R1. Однако с современными операционными усилителями мы можем использовать резисторы большого номинала.

 

Анализ: еще раз, помните (1:) разность напряжений между входами + и — должна быть равна нулю: так

соединение R1 и R2 находится на уровне 0 В.

(мы называем это «виртуальной землей»)

Vo = I2 R2

Также (2:) на входные клеммы не поступает ток, поэтому I1 = I2

Va = — I1 R1 = — I2 R1.

Vo / Va = I2 R2 / — I2 R1 = — R2 / R1

Важное примечание. В отличие от схем на рис. сопротивление источника. Обычный способ избежать этого — использовать на входе буфер единичного усиления.

 

---

Усилитель разницы

Просто измеряет РАЗНИЦУ между двумя входами и умножает ее на коэффициент усиления.

Так V0 = (Vb — Va) (R2/R1) ;

Если R2 = R1, выходное напряжение представляет собой РАЗНИЦУ между двумя входными напряжениями.

Выбирая разные значения, мы можем добавить немного усиления;

, поэтому, если R2 = 10M и R1 = 1M, мы получим выигрыш в десять раз.

 

Теперь входное сопротивление для этой схемы составляет всего R1 + R2

, поэтому, если вы не хотите нагружать измеряемую схему, R1 и R2 должны быть большими — и вам нужно будет выбрать операционный усилитель с * низким входной ток смещения . (подробнее об этом позже)

 

---

Инструментальный усилитель

Если мы добавим неинвертирующий усилитель на каждый вход дифференциального усилителя, мы преодолеем ограничение входного сопротивления. Усилитель, построенный таким образом, имеет множество применений и некоторые особые свойства. Полную схему и описание вы найдете на следующей странице.

 

---

Но наши операционные усилители в реальном мире не являются «идеальными»

Нет, но современные операционные усилители могут быть очень хорошим приближением к «идеальным» операционным усилителям, если вы выберете правильный для своего приложения. В качестве примера рассмотрим, пожалуй, самую важную особенность — бесконечный коэффициент усиления. uA709 — ранний операционный усилитель на интегральных схемах — имел «коэффициент усиления по напряжению без обратной связи» 10 000. Современные операционные усилители могут иметь коэффициент усиления более 1 миллиона. Вездесущий «741» также имеет низкую производительность по сравнению с более современными операционными усилителями — см. «747» — двойной 741 — в таблице ниже.

Однако реальные операционные усилители имеют ограничения; например

• выходное напряжение не может превышать напряжения питания; и
• выходное сопротивление, хотя и низкое, накладывает ограничение на ток, который они могут подавать.

Мы добавим несколько «корректировок» в спецификацию нашего идеального операционного усилителя, чтобы отразить их реальные ограничения:
В произвольном порядке: (эти термины объясняются ниже)

• Нулевое входное напряжение смещения
• Без шума
• Нулевой входной ток смещения
• Бесконечный коэффициент подавления синфазного сигнала
• Бесконечный коэффициент отклонения источника питания.

В следующей таблице вы найдете значения наиболее важных характеристик некоторых операционных усилителей «реального мира», которые помогут вам выбрать один из них для вашего проекта. Чтобы «укоротить» это для простых приложений, просто следуйте приведенным ниже рекомендациям.

 

Различные «ароматы» операционных усилителей

Чтобы обеспечить рабочие характеристики, подходящие для широкого спектра приложений, операционные усилители изготавливаются с использованием различных транзисторных технологий (биполярных, JFET или MOSFET). У каждого есть свои преимущества и ограничения; например, биполярные операционные усилители могут иметь более высокий коэффициент усиления, более низкое входное напряжение смещения, более четкую характеристику и быть более надежными. Операционные усилители на полевых МОП-транзисторах могут обеспечивать работу «от рельса к рельсу» (но см. ниже) с очень низкими входными токами смещения и высоким (почти бесконечным) входным сопротивлением (но некоторой входной емкостью). Некоторые операционные усилители сочетают в себе FET и биполярные секции для «лучшего из обоих миров».

Однако, чтобы решить, подходит ли тот или иной операционный усилитель для вашего приложения, вам, как правило, потребуется свериться со спецификациями.

 

---

«Краткий список» популярных операционных усилителей

Существует так много операционных усилителей, что вы никогда не сможете выбрать «правильный». Итак, вот составленный мной список, который охватывает наиболее распространенные приложения. Я проверил их все. Критерии, которые я использовал при выборе, следующие:

• Доступность из различных источников (например, Mouser, RS Components)
• Доступен в корпусе DIP, подходящем для макетных плат или сокетов (на случай, если вы их взорвете).
• Общеупотребительные и недорогие (в основном менее 1 доллара США)
• И в основном два операционных усилителя в одном 8-контактном корпусе (как показано здесь) — хотя обычно возможны и другие варианты.

ПРИМЕЧАНИЯ::

В верхней половине таблицы перечислены операционные усилители с биполярной входной схемой, поэтому они, как правило, НЕ принимают входы или выходы типа «рейка-рейка». Вы увидите, что они обычно имеют более низкое входное напряжение смещения и НАМНОГО более высокий входной ток смещения, чем входные операционные усилители на полевых транзисторах в нижней половине.

Входные МОП-каскады обеспечивают чрезвычайно высокое входное сопротивление, в то время как выходные МОП-каскады допускают ПОЧТИ рельсовые выходные напряжения.

Я выделил LM747 — сдвоенный 741. Популярный выбор, он действительно мало что может порекомендовать по сравнению с более современными операционными усилителями.

Устройства в зеленых секциях подходят для работы с однополярным питанием. Однако немногие операционные усилители будут работать с питанием намного ниже 5 В.

MCP6042 — микромощный операционный усилитель, предназначенный для приложений с очень низкими частотами — следовательно, полоса пропускания всего 14 кГц — это НЕ опечатка!

 

Для одного источника питания, питаемого от вашего источника питания Arduino 5 В или 3,3 В,

обычно хорошим выбором является MPC6002; если вам нужен более быстрый отклик, используйте MPC6022.

Для двойного питания от ±5 В до ±15 В

Обычно подходит TL072. Для более требовательных приложений AD823 может быть хорошим выбором.

 

---

Одинарное или раздельное питание и «от железнодорожного до железнодорожного»?

Наиболее важным критерием является то, что входы вашей схемы не должны выходить за пределы источников питания .

Так, например, на рис. 5а, если вы используете +15–15 В для питания, вы можете разумно применить 10-вольтовую синусоиду PEAK, и вы увидите то же самое на выходе.

Вы можете использовать ТОТ ЖЕ операционный усилитель с одним источником питания (рис. 5b) +30 В — 0 В

… , и он не будет работать — и вы, вероятно, повредите микросхему — потому что вне диапазона поставок.

Биполярным операционным усилителям обычно требуется небольшой запас по мощности , поэтому, например, на рис. 5а с питанием ±15 В переменный ток должен быть ограничен, скажем, 12 В от пика до пика.

Разделенный источник не обязательно должен быть симметричным , если входы и ожидаемые выходы остаются в пределах ресурсов .

Как правило, операционные усилители CMOS могут успешно работать с входными сигналами «rail-to-rail». Однако , когда вы читаете его, предлагает рельсовые выходы, вы должны быть осторожны . Схема будет давать выходной сигнал на несколько мВ выше нуля или ниже напряжения питания +Vcc, но только при очень высоком импедансе нагрузки.

 

---

Объяснение важных характеристик

Входной ток смещения, входной ток смещения, входное напряжение смещения и запас по мощности Вы можете видеть, что входы Vin+, Vin- должны обеспечивать ток базы Ib1, Ib2 для транзисторов. Это входной ток смещения

.

Если коэффициенты усиления транзисторов не идентичны, они не будут потреблять одинаковый ток базы. Разница между ними входной ток смещения .

Предположим, Vin+ = Vin- ; тогда Vout ДОЛЖЕН быть равен нулю. Однако, если транзисторы не идеально согласованы, будет разница в их Vbe — это входное напряжение смещения .

«headroom »

Глядя на эту схему, вы увидите, что если бы Vin+ или Vin- был на -Vcc, транзисторы были бы выключены и схема не могла бы работать; большинству операционных усилителей требуется, чтобы входное напряжение было в пределах напряжения питания, в частности,
операционные усилители с биполярными входными каскадами, подобные этому, обычно требуют, чтобы Vin отличался примерно на 3 В от -Vcc или +Vcc.

 

Давайте посмотрим, как эти характеристики влияют на работу реальной схемы.

Предположим, мы создаем инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления, который позволит нам использовать Arduino для измерения напряжения в диапазоне от 0 до -5 В.
Мы знаем , что вольтметр не должен нагружать цепь, которую он измеряет , поэтому нам нужен высокий входной импеданс.

Сначала мы будем использовать «741» — половину LM747. Он имеет входной ток смещения 0,08 мкА.

У нас есть резисторы R1, R2 номиналом 10 МОм, что дает нам входное сопротивление 10 МОм. Напряжение, которое мы измеряем, будет иметь погрешность, потому что Ib1 питается от сопротивления 5 МОм (10 МОм //10 МОм), а Ib2 питается от нулевого сопротивления.

Ошибка из-за входного тока смещения в 0,08 мкА составляет Verror = 0,08 мкА * 5M = 0,4 вольта!

 

Теперь давайте заменим «741» на TL071 — Ibias равен 0,065 нА; поэтому Verror = 0,065 нА * 5M = 0,3 милливольта!

Однако мы также должны принять во внимание его входное напряжение смещения — все еще всего 3 мВ.

 

Произведение коэффициента усиления и скорости нарастания

Оба относятся к частотной характеристике усилителя. Немногие операционные усилители будут иметь очень широкую полосу пропускания — в основном около 5–10 МГц.

Предположим, вы строите усилитель с использованием NE5532, который имеет произведение усиления на полосу пропускания 10 МГц и устанавливаете его на усиление 100, полоса пропускания усилителя будет 10 МГц / 100 = 100 кГц.

Скорость нарастания — это скорость, с которой выходное напряжение может изменяться в ответ на мгновенное ступенчатое напряжение на его входе. Глядя на таблицу, вы увидите, что для получения высокой скорости нарастания вам нужен усилитель с хорошим продуктом GBW.

Чем быстрее, тем лучше

Очень быстродействующие операционные усилители, такие как описанный выше AD797, полезны в определенных приложениях, но могут оказаться менее стабильными и склонными к колебаниям, что иногда требует тщательной развязки и компоновки ПК. С операционными усилителями с полосой пропускания 1–10 МГц легче работать, а для сигналов, которые изменяются медленно, рассмотрите операционные усилители с полосой пропускания менее 1,9.0003

 

---

Дополнительная литература

В следующих двух разделах дается более подробный анализ и объяснение использования операционных усилителей.

 

---

Дифференциальный усилитель

Операционный усилитель — дифференциальный (разностный) усилитель с двумя входами и одним выходом. Это можно показать на следующей схеме:

Имеется два входа напряжения:

• «неинвертирующий» вход Va
• «инвертирующий» вход Vb.

«Лето» (обозначение кружком)
измеряет РАЗНИЦУ напряжения Va -Vb для получения Vi;

Блок усиления (символ квадратного прямоугольника)
усиливает Vi на Av — «усиление напряжения».

Таким образом, выход равен Vo = Av * (Va — Vb)

 

Однако у такого простого разностного усилителя есть проблема; для каждого усилителя коэффициент усиления будет разным в зависимости от конструкции усилителя.

Эту проблему можно решить, введя «отрицательную обратную связь», как описано ниже.

 

---

Введение отрицательной обратной связи

В 1934 году Гарри Блэк понял, что введением «отрицательной обратной связи» можно управлять и стабилизировать поведение усилителя.