И программирования. Он призван заменить громоздкие аналоговые устройства или микросхемы и идеально подойдет в качестве подарка всем радиолюбителям.

Arduino: высокотехнологичный конструктор

"Ардуино" представляет собой плату на микроконтроллерах с множеством контактов и собственным процессором. Плата является основой, к которой можно подключать довольно большое количество так называемых шилдов (от англ. shield — щит), расширяющих функциональность платы. Используется она в системах автоматизации процессов, но может также запросто применяться и в робототехнике. Областей деятельности платы "Ардуино" очень много. Но популярность она получила среди радиолюбителей именно как недорогой, но простой и очень многофункциональный конструктор.

Заставить "Ардуино" работать как нужно можно с помощью программирования. Процесс этот легок, и с ним справится даже новичок. А если пользователь обладает навыками языка С++, то запрограммировать плату получится очень просто и быстро.

Главным плюсом платы является возможность присоединения к ней неограниченного количества периферийных устройств, тем самым можно добиться максимальной автоматизации работы. Кроме того, если у новичка что-нибудь не будет получаться, это не беда. В сети существует огромное количество сообществ с массой информации и инструкций по программированию и подключению. радиолюбителей - это замечательный выбор.

Следует отметить, что конструктор работает на свободном программном обеспечении (например, специальный дистрибутив Linux), поэтому доплачивать за ОС и софт не придется.

Работа с shield-платами (шилдами)

Как уже говорилось выше, функциональность устройства повышается с помощью специальных плат — шилдов. Это готовые платы для управления тем или иным процессом. Шилды присоединяются с помощью разъемов - пинов. Диапазон процессов, которыми можно управлять с помощью шилдов весьма велик: от передачи данных по Ethernet до управления электродвигателями. Систему контроля процессов с помощью шилдов можно собрать своими руками. "Ардуино" лишь распределяет прописанную в программе роль того или иного внешнего устройства, а непосредственно работают уже сами платы расширения.

Бывают случаи, когда нужно записать в память некие данные (например, точки GPS). Сам "Ардуино" сделать этого не может, так как в нем отсутствует накопитель памяти. Вот здесь и пригодится шилд, добавляющий возможность использования карт micro-SD объемом до 64 Гбайт.

Как ни странно, но шилды даже можно создавать самому. Например, простенький LCD-шилд. Взять экран от калькулятора или старого пейджера и присоединить к пинам платы. Конечно, еще придется прописать программу, чтобы "Ардуино" выводил изображение на экран. И все, самодельный шилд готов.

Программирование "Ардуино"

Программы для "Ардуино" пишутся на языке Wired. Этот язык во многом схож с С++. Однако даже если у вас нет навыков программирования, то разобраться с Wired все равно не составит труда. На форумах, посвященных "Ардуино", программы для него называются «скетчами». Даже если самому программировать лень или не получается, можно найти огромное количество готовых скетчей.

Для каждого скетча требуется свой набор библиотек. Их также можно поискать на форумах по "Ардуино". Для начинающих существует очень неплохое справочное пособие с пошаговыми инструкциями написания скетчей для того или иного процесса.

Создание шилдов для "Ардуино" своими руками

Покупать шилды для "Ардуино" вовсе не обязательно. Скажем, нет у вас лишних 30$, но есть куча ненужных деталей и огромное желание что-нибудь автоматизировать. Не проблема. Главное, чтобы у вас уже была основная плата с прошитой ОС и возможностью написания скетчей.

Из подручных деталей может получиться схема "Ардуино". Своими руками останется только спаять компоненты. Хотя, если конструкция предполагается неподвижная, то и паять ничего не надо. Достаточно просто соединить компоненты проводами. Нужно заметить, что такой самодельный шилд для "Ардуино" по себестоимости получится в разы дешевле заводского. К примеру, набор "Ардуино" для автоматизации работы электродвигателей обойдется в 80-90$. Но если заняться сборкой самому, можно снизить себестоимость до 30$.

Также существует множество других наборов, созданных для тех или иных областей, и в них входят, помимо основной платы, все необходимые детали. К примеру, набор для создания «умного» дома, видеонаблюдения, климат-контроля или стереосистем.

Естественно, не все шилды можно сделать самому. В некоторых случаях просто можно не найти нужных деталей. К примеру, шилд с расширением для карты памяти придется покупать.

Для чего можно использовать "Ардуино"

Областей применения этого устройства очень много, рассмотрим только некоторые примеры использования.

Например, у вас есть машина. И вам нужно, чтобы на ЖК-экран магнитолы выводилась информация о скорости. Как сделать из "Ардуино" спидометр? Очень просто. Покупаем плату. К примеру, Arduino Mega 2560, GPS-модуль Ublox NEO 6m GPS. После этого ищем в сети готовые скетчи для управления, прописываем все это в "Ардуино", присоединяем друг к другу, и — все готово.

Так же легко можно создать целую систему управления своими руками. "Ардуино" дает такую возможность. Главное — запастись нужными скетчами и деталями.

Использование "Ардуино" в робототехнике

"Ардуино" широко используется в робототехнике. Благодаря тому, что к плате предусмотрено подключение большого количества сервоприводов, моторов, датчиков, можно получить целого робота, сделанного своими руками. "Ардуино" также позволяет запрограммировать его как вам угодно. Если вас интересуют ползающие, ездящие и прыгающие железяки, то "Ардуино" - определенно для вас.

Кроме того, если присоединить устройство вкупе с некоторыми датчиками к квадрокоптеру, может получиться неплохой робот-наблюдатель. А это уже довольно полезная разработка.

Именно в робототехнике можно проявить недюжинную фантазию, а с помощью "Ардуино" - претворить ее в жизнь. Некоторые умельцы даже делают прототипы из "Футурамы", используя как раз этот конструктор.

Вместо заключения

Платы контроллеров "Ардуино" идеально подходят для автоматизации любых процессов благодаря своей гибкости в настройке. Кроме того, проблем с программированием плат не возникнет ни у кого благодаря богатому справочному пособию по данной теме. Если что-нибудь сломается в процессе работы, несложно будет отремонтировать это своими руками. "Ардуино" позволяет человеку проявить безграничную фантазию. С помощью этой платы можно создать почти все что угодно, начиная от системы управления подогревом полов через смартфон и заканчивая роботом.

Шилд - это плата дополнения. Я предлагаю разделить шилды на полноразмерные и отдельные модули. Полноразмерные своими очертаниями повторяют форму платы Arduino, будь то UNO, Nano или MEGA. Отдельные модули - это платы произвольной формы, созданные для выполнения определенного набора функций. И те и другие могут быть как универсальными, так и для выполнения узконаправленных задач.

В магазинах можно встретить великое множество шилдов, а при определенной квалификации вы сами можете развести печатную плату, по форме и расположению выводов повторяющую ардуину и собрать свой уникальный. На картинке изображена с набором шилдов.

Начнем с шилда, который не несёт в себе никаких особенных функций, а создан для удобства монтажа ваших проектов. Итак первый в нашем обзоре облегчит монтаж проектов с платой Arduino Nano, правда толку от малых размеров «НАНО» в таком случае ноль.

На плате расположен разъём для подключения штекера от блока пиитания, стабилизатор напряжения, а также клеммные колодки. Они подписаны и соответствуют выводам «Нанки». Кроме того присутствует кнопка «сброс» и светодиод «Питание».

Второй шилд предназначен для платы Uno. На нем расположена беспаечная макетная плата для сборки проекта и выводы, дублирующие те, что на самой ардуине - удобное решение.

Любой аналоговый датчик нуждается в питании и минусовом контакте, когда их много - перемчек становится столько, что разобраться в схеме будет очень трудно. Поэтому конструкторы придумали шилды для таких решений. В них выведены все входы и выходы, а питающие контакты продублированы и размещены рядом.

Вот пример такой платы для Ардуино версии Мега.

Проводная и беспроводная связь

С помощью этих плат можно организовать управление микроконтроллером по сети через кабель Ethernet, например, или беспроводов - через GSM-связь, вставив сим-карту.

Эта плата называется w5100 - содержит Ethernet модуль и модуль SD-кардридера. Это значит, что можно хранить данные, например лог измерений датчиков на карту памяти и управлять системой через web-интерфейс. Чтобы связать с ним ардуино пользуйтесь библиотеками:

Ethernet library;

Обратите внимание внешне он повторяет концепцию Arduino UNO R3, кроме того, он подойдет и на Mega.

Если W5100 вам кажется слишком крупным - то ENC28J60 займет меньше места. К сожалению в нем уже отсутствует SD-модуль.

Минусом является то, что он не может быть монтирован на плату, а выполнен в виде отдельного модуля.

W5500 - еще один вариант Ethernet-шилда. По своей сути - это доработанная версия W5100, оптимизированная в плане скорости и энергоэффективности.

Обратите внимание, на полноразмерных шилдах все пины дублируются клеммной колодкой. К сожалению, шилды используют порты. Конкретно этот задействует MOSI, MISO, SCK, и пин 10, для сигнала CS (выбор адресата для связи).

Если вам нужна беспроводная связь - ваш выбор это Wi-fi шилды, если есть интернет и роутер, а если этого нет - GSM-модули или GPRS Шилды.

На фото официальный шилд. На нём установлен слот под Micro SD-карту памяти, а связывается с микроконтроллером он по SPI-протоколам, через Mini-USB можно обновлять его программное обеспечение. Поддерживает 802.11b/g.

GPRS-шилд от «Амперки» вы видите выше. Вы можете заменить антенну на более мощную. Ближе к зрителю виден слот для SIM-карты, чуть дальше слот под батарейку CR1225. Батарейка на плате нужна для хота часов реального времени, а это немаловажное дополнение к возможностям GPRS-шилда. Вы можете отправлять СМС на него и с него.

С помощью этой платы можно вести контроль и давать команды (или любому другому проекту вашей реализации) находясь на любом удалении. Важно, чтобы вы находились в зоне приема сотовой связи.

Как хранить данные на Arduino?

В проектах не вся информация помещается в память микроконтроллера. Иногда требуется хранить некоторые объемы информации. Первое, что приходит на ум, уже сказано - это запись информации с датчиков, чтобы в дальнейшем изучать как изменяется окружающая среда с течение часов, дней, лет. Отличным примером является - домашняя метеостанция. Это полезно не только ученым-исследователям, но и любителям для общего образования и развития.

Это скорее не шилд, а модуль. Он миниатюрен и легок для повторению, кстати, вот его схема.

Есть и полноразмерный шилд хранения данных. Работает с SD-картами памяти, на борту есть модуль часов реального времени, которые питаются от батарейки CR1220 напряжением в 3 В, что является неплохим бонусом.

Управляем мощной нагрузкой с микроконтроллера

Первое что может прийти в голову - это реле. С их помощью можно коммутировать как цепи постоянного тока, так и с бытовой электросетью 220 Вольт они справятся на ура.

Конкретно тот модуль что изображен ниже может коммутировать 1 кВт 220 В нагрузки (или 5А) по каждому из каналов, для повышения мощности можно либо запараллелить несколько каналов, либо включать этим реле . В таком случае реле со шилда будут играть роль промежуточных усилителей.

Конечно вы можете коммутировать реле так, как я описал в статье , через транзистор и подобрать нужно реле по току, но использовать готовую плату будет надежнее, удобнее и выглядит лучше.

У реле есть один недостаток - ограниченное количество срабатываний - это следствие выгорания контактов. Это бывает из-за возникновения дуги, при размыкании мощной нагрузки (особенно индуктивного характера - это двигателя и т.п.). Сделать такой шилд можно по следующей схеме:

А вот как это выглядит в сборе:

Поэму для включения нагрузки переменного тока можно использовать тиристоры и симисторы. Одна проблема - прямо к ардуине подключать их нельзя, при пробое pn- перехода управляющего электрода, 220 В могут оказаться на плате микроконтроллера и сжечь его. Выход из этой ситуации - использования оптосимистора.

Так как это задача часто становится перед изобретателями, было разработано готовое решение - симисторный shield, его полное название - ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino. Он изначально предназначался для управления свечением «гибкого неона».

У него есть 8 каналов, к которым подключается сеть переменного тока и нагрузка.

Шилды для двигателей

Управление электродвигателем не всегда легкий процесс. В некоторых ситуациях вам может не хватить пинов для реализации поставленной задачи, или алгоритм управления достаточно сложный. С такими платами вы гораздо быстрее одолеете проект своего робота.

Мотор-ШИЛД для ардуино может управлять электродвигателями постоянного тока (4 штуки) или двумя шаговыми моторчиками.

Он построен на базе двух L293. Эта микросхема представляет собой сборку из двух H мостов, это позволяет управлять с возможностью реверса двумя ДПТ, либо 1 шаговым биполярным двигателем. Схемы подключения соответсвенно:

А в левом верхнем углу платы есть две колодки под сервоприводы (плюс, минус и управляющий сигнал). Красным кругом обведено место куда устанавливается перемычка джампер. Если она стоит - то эта плата питается от базовой платы ардуино, а если нет - от внешнего источника на 5 В.

С помощью этого модуля от отечественного производителя можно управлять двумя двигателями постоянного тока, в нём тоже есть джампер объединяющий линии питания микроконтроллера или разъединающий их - для питания от отдельного источника.

Можно управлять двигателями, которые рассчитаны на диапазон напряжение от 5 до 24 Вольт. Вместо 2-х DC-моторов можно использовать 1 однофазный шаговый или запараллелить каналы и подключить 1 мощный DC мотор с током до 4А, а это не мало - 48 Вт при напряжении питания в 24 В.

Для подключения сервопривода нужно три провода - плюс, минус и сигнал, но что делать, если у вас много серв? Ваша плата превратится в месиво из перемычек. Чтобы это избежать есть Мультисерво шилд.

Здесь тоже есть возможность разделения цепей питания, как это было в предыдущем варианте. Итого можно подключить 18 сервоприводов (на плате нумерация от 0 до 17).

Везде есть своя специфика, шилды для необычных задач…

В атмеге328, сердце нашей платы, есть АЦП. Главная проблема в том, что на плате ардуино уно мы видим всего лишь 6 аналоговых входов. Что делать если у нас больше аналоговых датчиков?

Можно собрать две ардуино в единую сеть. Одну использовать в качестве основной, а вторую вспомогательную для изменений и с первой отправлять на сервер сигналы измерений или выводить их на экран… Но это сложно: нужно тратить память на дополнительные строки программного кода для реализации такой системы.

А что если умножить каждый вход на 16? Итого у нас может быть до 16*6=96 аналоговых входов. Это реально с помощью мультиплексора. Он просто переключает по очереди 16 аналоговых каналов на один аналоговый выход, который вы подключаете к такому же входу любого мироконтроллера.

Средствами микроконтроллера Атмега о-о-очень трудно релизовать функцию распознавания голоса, но ардуинщики могут не отчаиваться, есть специальное решение - EasyVR Shield 3.0.

Это готовое, но дорогое решение, на момент написания статьи он стоит почти 100 долларов в России. Сначала шилд запишет вашу команду, затем сравнит её с тем что записано в памяти, определив номер - выполнит её.

Вы можете устроить «диалог с компьютером», он может воспроизводить то, что в нём записано. Без дополнительных усилителей рекомендуется «общаться» с этой платой с расстояния не более 60 см.

Выводим изображение

LCD Keypad shield - это настоящая панель управления. На нём расположен дисплей LCD1602 (16 символов в две строки), и набор кнопок. Из-за них задействовано довольно много портов, например A0 и с D4 по D7 под клавиатуру, а порт D10 - ШИМ-регулятор яркости подсветки. D8 и D9 - сброс и включение.

На самом деле существует много дисплеев совместимых с ардуино. Вернее тех, о которых написано больше всего информации и вы легко их запустите в своей системе. Довольно популярен в кругах самодельщиков дисплей от NOKIA 5110, на выбор есть и OLED и TFT экраны, работающие по I2C. Но они не в «шилдовом» исполнении.

Автономное питание

Довольно необычный шилд в этой подборке, который выполняет обычную задачу. Power shield - это со всеми необходимыми защитами и разъёмом для зарядки. Вроде бы ничего особенного, но это обеспечит завершенный вид вашему проекту, а цепи питания не придется размещать рядом с основными платами.

Заключение

Использование шилдов для всех задач проекта позволит избежать излишнего числа перемычек и соединений, а это снизит количество ошибок и лишних перемычек. После сборки вы получите многоэтажный бутерброд из плат заводского изготовления. Такой подход иногда называют «модульная конструкция». Между прочим, это облегчит обслуживание, ремонт и наладку оборудования.

Энтузиасты практикуют проектирование, разводку и сборку уникальных модулей. Это одна из причин высокой популярности Ардуино не просто как платформы для самоделок, макетов и прототипов, но и как платформы для готовых решений.

«Шилд» своими руками

В этой статье рассказывается, как сделать собственный «шилд» для платы Arduino , используя для этого беспаечную макетную плату.

Необходимые компоненты

• Маленькая беспаечная макетная плата (Digikey 923273-ND)
• Маленькая печатная плата (Radio Shack 276-150)
• Два простых 8 -контактных гребешка (Jameco 70755 или Digikey AE10048-ND)
• Два 8 -контактных однорядных гребешка для монтажа накруткой (Jameco 78642 или Digikey S7006-ND)

Шаги

1. Берем печатную плату.
2. Берем гребешки для монтажа накруткой, вставляем их в крайний ряд отверстий на печатной плате и припаиваем.
3. Вставляем простые гребешки рядом с гребешками для монтажа накруткой. Припаиваем их.
4. Снимаем защитный слой с двусторонней клейкой ленты на макетной плате. Клеим макетную плату к печатной плате рядом с припаянными гребешками.
5. Осторожно сгибаем один ряд контактов для монтажа накруткой в сторону другого такого же ряда. Это нужно сделать, потому что расстояние между двумя гребешками на Arduino не соответствует шагу 2,54 мм , как на печатной плате. Да, очень жаль.
6. Готово! Финальный продукт выглядит примерно так:

На печатной плате два ряда контактов соединены друг с другом, поэтому использовать провода, чтобы соединить эти ряды друг с другом, не требуется – достаточно простой пайки.

На противоположный угол печатной платы можно нанести немного клея, чтобы он уравновешивал гребешки, а плата держалась ровно.

Использование

Собранный нами «шилд» получился односторонним, поэтому его можно подключить к плате так, чтобы ее верхняя сторона оставалась открытой.

Впрочем, «шилд» можно подключить и традиционным способом, как показано на самой первой картинке к этой статье. В таком виде доступ к разъему для питания и аналоговым контактам особых проблем не доставляет, но кнопку сброса и ICSP -гребешок достать уже сложнее. О, и все это заняло у меня примерно 10 минут работы .

Одним из ключевых преимуществ платформы Arduino является популярность. Популярную платформу активно поддерживают производители электронных устройств, выпускающие специальные версии различных плат, расширяющих базовую функциональность контроллера. Такие платы, совершенно логично называемые платами расширения (другое название: arduino shield, шилд), служат для выполнения самых разнообразных задач и могут существенно упростить жизнь ардуинщика. В этой статье мы узнаем, что такое плата расширения Arduino и как ее можно использовать для работы с разнообразными устройствами Arduino: двигателями (шилды драйверов двигателей), LCD-экранами (шилды LCD), SD-картами (data logger), датчиками (sensor shield) и множеством других.

Давайте сперва разберемся в терминах. Плата расширения Ардуино – это законченное устройство, предназначенное для выполнения определенных функций и подключаемое к основному контроллеру с помощью стандартных разъемов. Другое популярное название платы расширения – англоязычное Arduino shield или просто шилд. На плате расширения установлены все необходимые электронные компоненты, а взаимодействие с микроконтроллером и другими элементами основной платы происходят через стандартные пины ардуино. Чаще всего питание на шилд тоже подается с основной платы arduino, хотя во многих случаях есть возможность запитки с других источников. В любом шилде остаются несколько свободных пинов, которые вы можете использовать по своему усмотрению, подключив к ним любые другие компоненты.

Англоязычное слово Shield переводится как щит, экран, ширма. В нашем контексте его следует понимать как нечто, покрывающее плату контроллера, создающего дополнительный слой устройства, ширму, за которой скрываются различные элементы.

Зачем нужны шилды arduino?

Все очень просто: 1) для того, чтобы мы экономили время, и 2) кто-то смог заработать на этом. Зачем тратить время, проектируя, размещая, припаивая и отлаживая то, что можно взять уже в собранном варианте, сразу начав использовать? Хорошо продуманные и собранные на качественном оборудовании платы расширения, как правило, более надежны и занимают меньше места в конечном устройстве. Это не значит, что нужно полностью отказываться от самостоятельной сборки и не нужно разбираться в принципе действия тех или иных элементов. Ведь настоящий инженер всегда старается понять, как работает то, что он использует. Но мы сможем делать более сложные устройства, если не будем каждый раз изобретать велосипед, а сосредоточим свое внимание на том, что до нас еще мало кто решал.

Естественно, за возможности приходится платить. Практически всегда стоимость конечного шилда будет выше цены отдельных комплектующих, всегда можно сделать аналогичный вариант подешевле. Но тут уже решать вам, насколько критично для вас потраченные время или деньги. С учетом посильной помощи китайской промышленности, стоимость плат постоянно снижается, поэтому чаще всего выбор делается в пользу использования готовых устройств.

Наиболее популярным примерами шилдов являются платы расширения для работы с датчиками, двигателями, LCD-экранами, SD-картами, сетевые и GPS-шилды, шилды со встроенными реле для подключения к нагрузке.

Подключение Arduino Shields

Для подключения шилда нужно просто аккуратно «надеть» его на основную плату. Обычно контакты шилда типа гребенки (папа) легко вставляются в разъемы платы ардуино. В некоторых случаях требуется аккуратно подправить штырки, если сама плата спаяна неаккуратно. Тут главное действовать аккуратно и не прилагаться излишней силы.

Как правило, шилд предназначен для вполне конкретной версии контроллера, хотя, например, многие шилды для Arduino Uno вполне нормально работают с платами Arduino Mega. Распиновка контактов на меге выполнена так, что первые 14 цифровых контактов и контакты с противоположной стороны платы совпадают с расположением контактов на UNO, поэтому в нее легко становится шилд от ардуино.

Программирование Arduino Shield

Программирование схемы с платой расширения не отличается от обычного программирования ардуино, ведь с точки зрения контроллера мы просто подключили наши устрйоства к его обычным пинам. В скетче нужно указывать те пины, которые соединены в шилде с соответствующими контактами на плате. Как правило, производитель указывает соответствие пинов на самом шилде или в отдельной инструкции по подключению. Если вы скачаете скетчи, рекомендованные самим производителем платы, то даже это делать не понадобится.

Чтение или запись сигналов шилдов производится тоже обычным методом: с помощью функций , и других, привычных любому ардуинщику команд. В некоторых случаях возможны коллизии, когда вы привыкли к оной схеме соединения, а производитель выбрал другую (например, вы подтягивали кнопку к земле, а на шилде – к питанию). Тут нужно быть просто внимательным.

Как правило, эта плата расширения идет в наборах ардуино и поэтому именно с ней ардуинщики встречаются чаще всего. Шилд достаточно прост – его основная задача предоставить более удобные варианты подключения к плате Arduino. Это осуществляется за счет дополнительных разъемов питания и земли, выведенных на плату к каждому из аналоговых и цифровых пинов. Также на плате можно найти разъемы для подключения внешнего источника питания (для переключения нужно установить перемычки), светодиод и кнопка перезапуска. Варианты шилда и примеры использования можно найти на иллюстрациях.

Существует несколько версий сенсорной платы расширения. Все они отличаются количеством и видом разъемов. Наиболее популярными сегодня являются версии Sensor Shield v4 и v5.

Данный шилд ардуино очень важен в робототехнических проектах, т.к. позволяет подключать к плате Arduino сразу обычный и серво двигатели. Основная задача шилда – обеспечить управление устройствами потребляющими достаточно высокий для обычной платы ардуино ток. Дополнительным возможностями платы является функция управления мощностью мотора (с помощью ШИМ) и изменения направления вращения. Существует множество разновидностей плат motor shield. Общим для всех них является наличие в схеме мощного транзистора, через который подключается внешняя нагрузка, теплоотводящих элементов (как правило, радиатора), схемы для подключения внешнего питания, разъемов для подключения двигателей и пины для подключения к ардуино.

Организация работы с сетью – одна из самых важных задач в современных проектах. Для подключения к локальной сети через Ethernet существует соответствующая плата расширения.

Платы расширения для прототипирования

Эти платы достаточно просты – на них расположены контактные площадки для монтажа элементов, выведена кнопка сброса и есть возможность подключения внешнего питания. Предназначение данных шилдов – повысить компактность устройства, когда все необходимые компоненты располагаются сразу над основной платой.

Arduino LCD shield и tft shield

Данный тип шилдов используется для работы с LCD-экранами в ардуино. Как известно, подключение даже самого простого 2-строчного текстового экрана далеко не тривиальная задача: требуется правильно подключить сразу 6 контактов экрана, не считая питания. Гораздо проще вставить готовый модуль в плату ардуино и просто загрузить соответствующий скетч. В популярном LCD Keypad Shield на плату сразу заведены от 4 до 8 кнопок, что позволяет срзау организовать и внешний интерфейс для пользователя устройства. TFT Shield также помогает

Arduino Data Logger Shield

Еще одна задача, которую достаточно трудно реализовывать самостоятельно в своих изделиях – это сохранение данных, полученных с датчиков, с привязкой по времени. Готовый шилд позволяет не только сохранить данные и получать время со встроенных часов, но и подключить датчики в удобном виде путем пайки или на монтажной плате.

Краткое резюме

В этой статье мы с вами рассмотрели только небольшую часть огромного ассортимента всевозможных устройств, расширяющих функциональность ардуино. Платы расширения позволяют сосредоточиться на самом главном – логике вашей программы. Создатели шилдов предусмотрели правильный и надежный монтаж, необходимый режим питания. Все, что вам остается, это найти нужную плату, используя заветное английское слово shield, подключить ее к ардуино и загрузить скетч. Обычно любое программирование шилда заключается в выполнении простых действий по переименованию внутренних переменных уже готовой программы. В итоге мы получаем удобство в использовании и подключении, а также быстроту сборки готовых устройств или прототипов.

Минусом использования плат расширения можно назвать их стоимость и возможный потери эффективности из-за универсальности шилдов, лежащей в их природе. Для вашей узкой задачи или конечного устройства все функции шилда могут быть не нужны. В таком случае стоит использовать шилд только на этапе макетирования и тестирования, а при создании финального варианта своего устройства задуматься о замене конструкцией с собственной схемой и типом компоновки. Решать вам, все возможности для правильного выбора у вас есть.

01 02.2017

Шильды Arduino пестрят своим разнообразием и функционалом. Дополнительные платы расширяют возможности основного контроллера. Эти платы позволяют обеспечить функции, которые нужны для определённых задач в конкретных проектах. На рынке их навалом. Давайте рассмотрим наиболее популярные и интересные модули для практических применений в разработке устройств.

Из этой статьи вы узнаете:

Приветствую уважаемый посетитель! Меня зовут Гридин Семён, я являюсь автором блога kip-world, обо мне вы можете почитать . Рынок пестрит разнообразием различных плат, в том числе и клонов. Сегодня в этой статье я выделил модули, которые по-моему мнению основные и представляют наибольший интерес. Их основные функции и работу с ними я опишу в следующих сериях статей. Я относительно поделил шильды на несколько групп:

1. Коммуникационные;
2. Силовые;
3. Датчики-сенсоры;
4. Модемы;
5. Специальные.

Коммуникационные модули позволяют обеспечивать различные способы связи между девайсами, как проводной, так и беспроводной. Платы расширяют функционал в частности и систему в целом. В эту группу входят различные WI-FI, Ethernet, различные интерфейсы, создающую гибкость системы.

Силовые модули — драйверы двигателей, драйверы для шаговиков, сервоприводы. Релейные и транзисторные шильды тоже можно отнести к силовым.

Видеть, слышать и чувствовать система может только через датчики . Их достаточно много. Среди большого числа датчиков существует и экзотика — датчик дыма, датчик влажности почвы, инфракрасный датчик. И, благодаря создателям Ардуино, цена очень демократичная. Так как я работаю в сфере автоматизации, эти же датчики будут стоить в 200-300 раз дороже.

К группе модемов я отнес GPRS-модемы. Работают они с GSM связью. Модули выполняют совершенно специфическую функцию — сбор данных, отправка СМС, приём звонков.

В категорию специальных попадают те, которые сложно определить к какой-либо группе. Разработчики выпускают кучу всяких переходников, пультов, сенсорных панелей, ЖК-индикаторов. Специальный ключ RFID тоже можно отнести в эту группу.

Если чего-то не хватает в списке, пишите в комментариях, я буду дополнять. Для тех, кто впервые связывается с Ардуино предлагаю прочитать про . А сейчас я расскажу о 5 модулях, с которыми мне хотелось бы ознакомиться в первую очередь, и предлагаю их вам!!

Интернет-модуль Ethernet shield W5100

На первое, что обращу внимание это Ethernet shield W5100. Модуль интернет-адаптера для отображения так называемой «визуализации» в браузере. Идеально подходит для системы «умного дома», метеостанции, диспетчеризации (если необходимо следить за физическими параметрами). Существует возможность использования в облачных технологиях .

Описание модуля:

• Поддержка протокола TCP/IP
• Слот для карты памяти microSD
• Уровень напряжения 3.3/5 В
• Совместима с платами Arduino UNO и MEGA
• Уровни системы: UDP, TCP, IPv4, ARP, MAC

GPRS-модем GSM shield SIM900

Следующая в списке плата расширения GSM shield SIM900.Если устройство находится далеко от вас и требуется беспроводная связь, то технология GSM связи для вас. Есть возможность отправлять SMS в случае аварии или какого-нибудь события. Можно применить например в теплице для периодического контроля температуры и влажности.

Характеристики платы расширения:

• Сборка на основе микросхемы SIM900
• Рабочая частота GSM 850/900/1800/1900 МГц
• Управление с помощью AT-команд
• встроенный протокол TCP / UDP
• возможность подключения динамика и наушников, есть возможность отправлять сигналы DTMF и проигрывать записи как на автоответчике
• держатель SIM-карты и GSM антенны
• 12 выводов GPIO (General Purpose Input/Output), 2 ШИМ (широтно-импульсная модуляция) и АЦП (аналогово-цифровой преобразователь)

Есть и дорогие аналоги для более серьёзных и надёжных систем. Совсем недавно я написал программу для взаимодействия GPRS модема ПМ-01 и ПЛК100. В случае возникновения аварии устройство отправляет смс на номер получателя.

WI-FI модуль ESP8266

Еще один способ передачи информации по беспроводной связи, это передача по WI-FI. Для такого случая есть небольшой модуль WI-FI ESP8266.Способ подключения и принцип действия мы рассмотрим позже. Выглядит она таким образом.

Описание модуля:

• Беспроводной интерфейс: Wi-Fi 802.11 b/g/n 2,4 ГГц
• Режимы: P2P (клиент), soft-AP (точка доступа)
• Максимальная выходная мощность: 19,5 дБ·мВт (89 мВт)
• Номинальное напряжение: 3,3 В
• Портов ввода-вывода свободного назначения: 2
• Частота процессора: 80 МГц

Драйвер двигателей L293D

Для управления различных машинок и танчиков на двигателях постоянного тока в основном применяется драйвер двигателей L293D.Существует несколько вариаций подключения — и для шаговых двигателей, и для сервоприводов. Всё зависит от программы, которую вы напишите. Напишите в комментариях, как вы используете данный драйвер? В ближайшее время хочу приобрести данный девайс, очень интересно собрать робота на колёсах. Да, кстати вот он сам:

Его характеристики:

• Cовместим с Arduino Mega 1280 и 2560, UNO, Duemilanove, Diecimila
• 4-х канальное управление
• питание моторов от 4.5В до 36В
• допустимый ток нагрузки 600мА на канал, пиковый ток - 1.2A
• защита от перегрева
• 2 интерфейса с точным таймером Arduino (не будет «дрожания») для подключения сервомоторов на напряжение 5В, если напряжение питания нужно повыше, то подключение по питанию нужно переделать как описано ниже
• возможно одновременно управлять 4 двунаправленными DC коллекторными моторами или 2 шаговыми, и 2 сервомоторами
• разъем для подключения внешнего источника для раздельного питания управляющей логики и моторов

Модуль интерфейса RS-485

Для меня лично интересна ещё вот такая штука — RS485 Shield. Почему? Интерфейс RS-485 является промышленной витой парой для соединения различных промышленных модулей. Шина работает с протоколом ModBUS RTU и ModBUS ASCII. Просто интересно, как будут взаимодействовать Arduino с остальными устройствами по интерфейсу.

Характеристики модуля:

• Питание 5.0 В
• 16 цифровой порт ввода-вывода (в том числе интерфейс I2C)
• 6 аналоговых I/O портов
• Переключатель в режима программирования
• Автоматический / ручной переключатель режима трансивера
• Стандартный интерфейс RS485, мини-интерфейс RS485 (PH2.0) и выводы RS485

Ну, на этом всё, с этими модулями мне бы хотелось поработать больше всего. А что можете предложить вы? Что можно добавить в список? Пишите в комментах...

В следующей статье я расскажу как можно подключить к Ардуино, не пропустите будет интересно... Подпишитесь на обновления!

С уважением, Гридин Семён.