Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 

 

  • В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов: теория и практика, всё что нужно знать
  • Неисправности светодиодных лент и методы их ремонта
  • Инфракрасные системы отопления и инфракрасные обогреватели
  • Как сделать ветрогенератор своими руками
  • Почему мигают светодиодные лампы после выключения? Виноват выключатель с подсветкой!
  • Как выбрать настольную лампу для работы или учёбы
  • 10 интересных проектов для Arduino
  • Электрик  

    Электрик Инфо » Схемы на микроконтроллерах » 19 шилдов для Arduino на все случаи жизни
    Количество просмотров: 56376
    Комментарии к статье: 4


    19 шилдов для Arduino на все случаи жизни

    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 плата Arduino UNO с набором шилдов.

    Содержание статьи

    Arduino UNO с набором шилдов

    Универсальная плата для удобного макетирования

    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».

    Универсальная плата для удобного макетирования

    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.

    Шилд для платы Uno

    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.

    Плата 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.

    w5100

    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;

    • SD 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.

    ENC28J60

    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.

    W5500

    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.

    Wi-fi шилд

    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

    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 своему умному дому (или любому другому проекту вашей реализации) находясь на любом удалении. Важно, чтобы вы находились в зоне приема сотовой связи.

    Микроконтроллер на javascript от "Амперки":

    Микроконтроллеры программируемые на javascript: какой выбрать, характеристики и возможности

    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.

    Шилд для хранения данных

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

    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.

    Шилд для хранения данных

    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 магнитный пускатель. В таком случае реле со шилда будут играть роль промежуточных усилителей.

    Плата с промежуточными реле

    Конечно вы можете коммутировать реле так, как я описал в статье «Подключение внешних устройств к Ардуино», 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:

    Схема платы

    А вот как это выглядит в сборе:

    Плата 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». 

    ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino

    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.

    Мотор-ШИЛД для ардуино

    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:

    Управление двигателем

    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.

    Подключение черытрех двигателей к плате

    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.

    Плата для управления двигателями постоянного тока

    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).

    Плата для управления сервоприводом

    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.

    Плата расширения для подключения аналоговых датчиков

    Распознавание голоса

    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.

    Распознавание голоса

    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.

    LCD Keypad shield

    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.

    Плата расширения с дисплеем

    Дисплеи для Ардуино:

    Какие бывают дисплеи для Ардуино и как их правильно подключить

    Что такое дисплеи Nextion и как с ними работать?

    Автономное питание

    Довольно необычный шилд в этой подборке, который выполняет обычную задачу. Power shield – это литий-ионный аккумулятор 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.

    Power shield

    Лучшие магазины Ардуино на Алиэкспресс

    Где купить Аrduino Shield и другие электронные компоненты?

    Проверенные продавцы Ардуино:

    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.

    Покупки в Aliexpress с кэшбэком

    Алексей Бартош

    Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

    Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

    Факультет Интернет вещей

    Обучение Интернет вещей и современные встраиваемые системы

    Вы сможете:

    • Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

    • Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

    • Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

    Starter box для первых экспериментов в подарок!

    После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды...

    Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

    Подробнее здесь: Интернет вещей и современные встраиваемые системы






    Поделитесь этой статьей с друзьями:

    Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как с помощью Ардуино безопасно управлять нагрузкой на напряжении 220 вольт
  • Какую плату Arduino выбрать
  • Подключение и программирование Ардуино для начинающих
  • Arduino Edge Control - плата Ардуино для автоматизации сельского хозяйства
  • 10 интересных проектов для Arduino
  • Микроконтроллеры программируемые на JavaScript: какой выбрать, характеристи ...
  • Что такое дисплеи Nextion и как с ними работать?
  • Особенности подключения устройств к Arduino
  • Какие бывают дисплеи для Ардуино и как их подключить
  • Микросхемы часов реального времени RTC - назначение, виды и примеры использ ...
  • Категория: Схемы на микроконтроллерах

    Автоматика, Самоделки, Шаговый электродвигатель, Микросхемы, Ардуино, Arduino для начинающих, Маркет

      Комментарии:

    #1 написал: Ян | [цитировать]

    Подскажите - можно ли "ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino" установить на ардуино Uno? (я не разбираюсь в этой теме) и можно ли с помощью EL Escudo Dos Shield-а регулировать одновременно 2 разные нагрузки (отключать, включать просто) - одна на переменном токе, а другая на постоянном, 400 и 24 вата. Спасибо!

      Комментарии:

    #2 написал: Саня | [цитировать]

    Не на все случаи жизни, одного нет.

      Комментарии:

    #3 написал: Олег | [цитировать]

    Шилд Arduino позволяет невероятно легко добавить функциональность к Arduino Uno. У большинства шилдов также обычно есть отличная документация, что также упрощает их программирование. Недостатком шилдов является то, что они обычно стоят дороже, чем покупка компонентов и их подключение к Arduino с помощью макетой платы. Некоторые шилды, такие как шилд синтеза речи и распознавания голоса MOVI и шилд радиомодуля Sparkfun Xbee, добавляют функциональность, которую нельзя просто добавить как отдельный компонент. Для такой функциональности потребуется шилд или внешняя печатная плата.

      Комментарии:

    #4 написал: Антон | [цитировать]

    Arduino Motor Shield - это модуль управления приводом, который позволяет вам использовать Arduino для управления скоростью и направлением двигателя. Он основан на микросхеме Dual Full-Bridge Drive L298, благодаря которой можно управлять двумя двигателями постоянного тока или шаговым двигателем. Grove Base Shield V2 (последняя версия) позволяет напрямую управлять двигателем постоянного тока или шаговым двигателем. Его столп - драйвер L298N, который выдерживает напряжение 2 А на канал. Им управляет Atmel ATmega8L - микроконтроллер, отвечающий за связь с платформой по шине i2c. Оба двигателя могут работать с разными настройками скорости и направления и питать два привода постоянного тока или один четырехпроводный двухфазный шаговый двигатель. 

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки

    Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Источник иллюстраций: авторские рисунки и фотографии, электрика на стоковых фото