Elektronika Praktyczna 04 2015.pdf

(49016 KB) Pobierz
PRICE:
8 EUR
Nakład 27000 egz.
16,00 zł
(w tym 8% VAT)
OD WYDAWCY
Następca grafenu?
Prenumerata na-
prawdę warto
Nie od dziś wiadomo, że większość rewolucji technicznych została
zapoczątkowana przez odkrycie lub wynalezienie nowych materia-
łów. Za przykład mogą posłużyć stal, tworzywa sztuczne, materiały
ceramiczne, a współcześnie tytan i kompozyty. Bez wątpienia rów-
nież przyszłość urządzeń elektronicznych w  dużej mierze zależy
od materiałów, które w przyszłości będą stosowane do wytwarzania komponentów
półprzewodnikowych. Nie tak dawno gruchnęła wieść, że takim materiałem przy-
szłości może być grafen. Podobno z  grafenu wykonano już nawet pierwsze tran-
zystory i  wydaje mi się, że  wśród moich znajomych jest wiele takich osób, które
nie mogą doczekać się wykonanych z niego mikroprocesorów. Jednak może okazać
się, że  grafen to  tylko wstęp do  zastosowań jednoatomowych warstw kryształów.
Bo  niestety, ze  względu na  brak przerwy energetycznej, tranzystora wykonane-
go z grafenu nie da się całkowicie „wyłączyć”, co może być poważną przeszkodą
do wykonywania energooszczędnych, grafenowych układów scalonych.
Podobno najłatwiejszym sposobem wytwarzania grafenu jest złuszczanie (eksfo-
liacja) – do kawałka grafitu przykleja się i odrywa taśmę klejącą. Wśród drobin, któ-
re pozostaną na taśmie, można znaleźć mikroskopijne warstwy grafenu, ponieważ
kryształ grafitu składa się z  wielu przylegających do  siebie warstw grafenowych.
O  ile atomy węgla w  każdej warstwie są  powiązane z  sąsiadami bardzo silnymi
wiązaniami kowalencyjnymi, o  tyle poszczególne warstwy łączą się już znacznie
słabszymi siłami van der Waalsa. Lepkość zwykłej taśmy klejącej wystarcza, by je
przezwyciężyć i oderwać pojedyncze warstwy grafenu od kryształu grafitu. Kilka lat
temu zauważono, że w podobny sposób z wielu innych kryształów można uzyskać
warstwy o grubości pojedynczych atomów. Udało się je wytworzyć m.in. dla chal-
kogenków metali przejściowych, czyli siarczków, selenków i tellurków. Szczególnie
ciekawym materiałem okazał się pospolity dwusiarczek molibdenu (MoS
2
). Ten
związek występuje w  naturze jako molibdenit –  pospolity, krystaliczny minerał
zwykle wyglądający jak sześciokątna płytka o srebrzystym zabarwieniu w skałach
na całym świecie. Od lat stosowano go przy wytwarzaniu smarów i stopów metali,
jednak własności jednoatomowych warstw MoS
2
długo pozostawały niezauważone.
Ciekawe właściwości warstwy dwusiarczku molibdenu zauważyli naukowcy
z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Praca opisująca ich odkrycie, zre-
alizowana we współpracy z Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses
w  Grenoble, ukazała się w  czasopiśmie „Applied Physics Letters”. Zdaniem na-
ukowców sporo wskazuje na to, że warstwy dwusiarczku molibdenu o jednoatomo-
wej grubości zdeklasują grafen w  zastosowaniach elektronicznych, ponieważ ma
on tę istotną przewagę, że charakteryzuje się obecnością przerwy energetycznej. Jej
istnienie oznacza, że elektrony nie mogą przyjmować dowolnych energii i przykła-
dając pole elektryczne materiał można przełączać między stanem, w którym prze-
wodzi prąd, a stanem, w którym zachowuje się jak izolator. Według obecnych sza-
cunków, wyłączony tranzystor z dwusiarczku molibdenu zużywałby nawet kilkaset
tysięcy razy mniej energii, niż tranzystor krzemowy.
Niestety, droga od  odkrycia do  praktycznych zastosowań jest jeszcze długa.
Fizycy z  UW twierdzą, że  natura zjawisk zachodzących w  materiałach warstwo-
wych wciąż jest słabo poznana i  wymaga dalszych badań. Układy elektroniczne
zbudowane z pojedynczych warstw atomowych będzie można konstruować dopie-
ro wtedy, gdy dostatecznie dobrze zrozumiemy zjawiska zachodzące w  sieci kry-
stalicznej tych materiałów, a nauka ma w tej dziedzinie jeszcze wiele do zrobienia.
Nie liczyłbym za mocno na to, że w przeciągu najbliższych 5 lat nastąpi jakaś
rewolucja materiałowa w układach półprzewodnikowych. A jeśli już, to zapewne
zacznie się od najdroższych mikroprocesorów, natomiast na zastosowania „cywil-
ne” trzeba będzie jeszcze poczekać.
Miesięcznik „Elektronika
Praktyczna”
(12 numerów w roku) jest wydawany
przez AVT-Korporacja Sp. z o.o. we współpracy
z wieloma redakcjami zagranicznymi.
Wydawca:
AVT-Korporacja Sp. z o.o.
03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11
tel.: 22 257 84 99, faks: 22 257 84 00
wydawnictwo
Adres redakcji:
03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11
tel.: 22 257 84 49, 22 257 84 63
faks: 22 257 84 67
e-mail: redakcja@ep.com.pl
www.ep.com.pl
Redaktor Naczelny:
Wiesław Marciniak
Redaktor Programowy,
Przewodniczący Rady Programowej:
Piotr Zbysiński
Zastępca Redaktora Naczelnego,
Redaktor Prowadzący:
Jacek Bogusz, tel. 22 257 84 49
Redaktor Działu Projektów:
Damian Sosnowski, tel. 22 257 84 58
Szef Pracowni Konstrukcyjnej:
Grzegorz Becker, tel. 22 257 84 58
Menadżer magazynu
Andrzej Tumański , tel. 22 257 84 63
e-mail: andrzej.tumanski@ep.com.pl
Marketing i Reklama:
Katarzyna Gugała, tel. 22 257 84 64
Bożena Krzykawska, tel. 22 257 84 42
Katarzyna Wiśniewska, tel. 22 257 84 65
Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60
Andrzej Tumański, tel. 22 257 84 63
Sekretarz Redakcji:
Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60
DTP i okładka:
Dariusz Welik
Redaktor strony internetowej
www.ep.com.pl
Mateusz Woźniak
Stali Współpracownicy:
Arkadiusz Antoniak, Rafał Baranowski, Lucjan Bryndza,
Marcin Chruściel, Jarosław Doliński, Andrzej Gawryluk,
Krzysztof Górski, Tomasz Gumny, Tomasz Jabłoński,
Michał Kurzela, Szymon Panecki, Krzysztof Paprocki,
Krzysztof Pławsiuk, Sławomir Skrzyński, Jerzy Szczesiul,
Ryszard Szymaniak, Adam Tatuś, Marcin Wiązania,
Tomasz Włostowski, Robert Wołgajew
Uwaga!
Kontakt z wymienionymi osobami jest możliwy
via e-mail, według schematu: imię.nazwisko@ep.com.pl
Prenumerata w Wydawnictwie AVT
www.avt.pl/prenumerata
lub tel: 22257 84 22
e-mail: prenumerata@avt.pl
www.sklep.avt.pl,
tel: (22) 257 84 66
Prenumerata w RUCH S.A.
www.prenumerata.ruch.com.pl
lub tel: 801 800 803, 22 717 59 59
e-mail: prenumerata@ruch.com.pl
Wydawnictwo
AVT-Korporacja Sp. z o.o.
należy do Iz
by Wydawców Prasy
Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o.
03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11
Projekty publikowane w „Elektronice Praktycznej” mogą
być wykorzystywane wyłącznie do własnych potrzeb.
Korzystanie z tych projektów do innych celów, zwłaszcza
do działalności zarobkowej, wymaga zgody redakcji
„Elektroniki Praktycznej”. Przedruk oraz umieszczanie
na stronach internetowych całości lub fragmentów
publikacji zamieszczanych w „Elektronice Praktycznej”
jest dozwolone wyłącznie po uzyskaniu zgody redakcji.
Redakcja nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń
zamieszczanych w „Elektronice Praktycznej”.
Opracowano na podstawie https://www.fuw.edu.pl/informacja-prasowa/news2622.html
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2015
3
Zabezpieczenie głośników
i słuchawek
Projekty dwóch uniwersalnych
modułów do wzmacniacza mocy
zabezpieczających współpracujące
z nimi głośniki lub słuchawki przed
przepływem prądu stałego oraz
stukami przy włączaniu i wyłączaniu
zasilania. Doceni je każdy
użytkownik sprzętu audio.
Nr 4 (268)
Kwiecień 2015
Projekty
Termometr bezprzewodowy z interfejsem USB............................................................................... 18
Audio_Gen – generator sygnału sinusoidalnego z DSP ................................................................... 24
PC_Speaker – „cyfrowe” głośniki komputerowe ............................................................................. 30
Zabezpieczenie głośników i słuchawek do urządzeń audio ............................................................ 36
Hecomierz imprezowy .................................................................................................................... 40
Miniprojekty
Automatyczny, zmierzchowy włącznik świateł mijania ................................................................... 44
Moduł przekładnika prądowego .................................................................................................... 46
RaspbPI_DAC – przetwornik audio dla Raspberry Pi ....................................................................... 48
PC_Speaker – „cyfrowe”
głośniki komputerowe
Systemy audio migrują w kierunku
komputerów PC. Przy komputerze
spędzamy większość czasu czy
to pracując, czy odpoczywając,
a że obu czynnościom sprzyja
muzyka, fajnie jest mieć
własnoręcznie poskładane głośniczki
komputerowe.
Projekty czytelników
Sterownik do automatycznego systemu nawadniania.................................................................... 50
Wybór konstruktora
32 bity to już standard! Przegląd zestawów startowych
TEMAT NUMERU
i ewaluacyjnych dla mikrokontrolerów 32-bitowych (1) ................................................................. 58
Notatnik konstruktora
Jak prowadzić połączenia USB 3.0 wewnątrz urządzeń? ................................................................ 90
Prezentacje
Termometr bezprzewodowy
z interfejsem USB
Projekt termometru, w którym
informacja o temperaturze
jest przesyłana drogą radiową
do komputera PC. Dodatkowo,
urządzenie współpracuje
z programem do akwizycji danych
o sporych możliwościach.
TEMAT NUMERU
Zestawy ewaluacyjne mikrokontrolerów PIC32MZ i PIC32MX ........................................................ 64
Mikrokontrolerowy supermarket. Narzędzia, zestawy startowe
TEMAT NUMERU
i ewaluacyjne, ekspandery funkcjonalne, programatory… ............................................................. 66
8-milimetrowy endoskop techniczny BS-18HD ............................................................................... 72
Sieć oświetlenia ulicznego z centralnym sterowaniem i monitoringiem statusu lamp .................... 84
Systemy modułowe. Trend (nie tylko) w elektronice przemysłowej .............................................. 143
Podzespoły
Riverdi uxTouch .............................................................................................................................. 70
Mikrokontrolery STMicroelectronics: od Cortex-M0 do Cortex-M7 ................................................. 87
Sprzęt
Cirrus Logic Audio Card .................................................................................................................. 74
Cubieboard A80 – ośmiordzeniowy „potwór” ................................................................................ 76
Analizowanie protokołów szeregowych oscyloskopami Rohde&Schwarz (2) – SPI, I
2
C ................... 78
Audio_Gen – generator
sygnału sinusoidalnego z DSP
Projekt generatora audio, który
przyda się w każdym warsztacie.
Generuje on przebieg sinusoidalny
z zakresu 20 Hz…20 kHz, o małych
zniekształceniach THD+N<0,15%
i stabilnej częstotliwości. Generator
ma też źródło szumu białego, a przy
tym kieszonkowe wymiary.
Nie Znacie? A Szkoda!
NI myRIO – uniwersalny sterownik programowalny ..................................................................... 127
Kursy
Wielokanałowy termometr ............................................................................................................. 94
STM32 dla początkujących (i nie tylko). Nieco więcej niż podsumowanie .................................... 104
Internet Rzeczy w przykładach (4). Urządzenia pomiarowe w technologii Internet Rzeczy........... 109
Programowanie aplikacji mobilnych (3). Moduły i funkcje sprzętowe oraz system plików ........... 115
Automatyka i mechatronika
Logo Soft Comfort v8. Wbudowany serwer Web oraz aplikacje pracujące w sieci........................ 130
Zbliżeniowe czujniki optyczne w praktyce inżynierskiej ................................................................ 135
Rozwój inteligentnych narzędzi dla fabryki przyszłości firmy Airbus ............................................ 140
Od wydawcy .................................................................................................................................... 3
Nie przeocz. Podzespoły ................................................................................................................... 6
Nie przeocz. Koktajl niusów ........................................................................................................... 12
Info .............................................................................................................................................. 125
Niezbędnik elektronika ................................................................................................................. 142
Kramik i rynek .............................................................................................................................. 146
Prenumerata ................................................................................................................................ 149
Zapowiedzi następnego numeru .................................................................................................. 150
Sterownik
do automatycznego systemu
nawadniania
Każdy, kto ma własny ogród
lub działkę, na której uprawia
jakieś rośliny wie, jak ważne jest
nawadnianie. Dlatego w rubryce
„Projekt czytelnika” opisujemy
urządzenie, które przyda się
każdemu działkowiczowi lub
ogrodnikowi.
Redakcyjny serwer FTP, a na nim materiały dodatkowe oraz poprzednie części do artykułów.
Dane wymagane do logowania na serwerze FTP Elektroniki Praktycznej:
host: ftp://ep.com.pl
użytkownik: 75421, hasło: tkuyg3b9
4
Uwaga: na serwerze FTP są dostępne materiały począwszy od numeru 12/1998 do wydania
bieżącego. Dostęp do poszczególnych materiałów dla Czytelników EP po podaniu unikatowego
hasła opublikowanego w EP.
STM32F7:
Cortex-M7 w rodzinie STM32
Podstawowe cechy mikrokontrolerów STM32F7:
• rdzeń Cortex-M7
• taktowanie do 200 MHz
• prędkość wykonywania programu do 428 DMIPS
• do 1 MB Flash
• zintegrowana pamięć TC-RAM
• zintegrowany kontroler pamięci zewnętrznych (magistrala 16 lub 32 bity):
SRAM, PSRAM, SDRAM/LPSDR SDRAM, NOR/NAND
• do 168 linii GPIO (w tym do 166 z tolerancją 5 V)
• nowy system magistral (AXI/AHB)
www.st.com
Zgłoś jeśli naruszono regulamin