Trema shield для arduino

Общие сведения:

Trema Shield — это плата расширения, которая упрощает процесс подключения модулей к Arduino. Использование Trema Shield избавляет Вас от необходимости пайки проводов (например, питания) при подключении нескольких модулей к Arduino, упрощает процесс создания устройств.

Видео:

Подключение:

Trema Shield совместим с различными микроконтроллерами Arduino, его можно установить на Arduino UNO, Leonardo, Mega

Trema Shield устанавливается на Arduino, а модули подключаются проводами к колодкам Trema Shield.

Питание:

Напряжение питания модулей 5 В постоянного тока (выводы VCC и GND колодок) берётся с вывода 5V и GND Arduino.

Trema Shield — это плата расширения, которая помогает подключать большое количество периферии.

Подробнее о Trema Shield:

Множество датчиков имеют всего три вывода (два — питания и один информационный). У Arduino много информационных выводов и с их подключением к датчикам сложностей не возникает, а с выводами питания всё гораздо хуже, на плате Arduino всего два вывода 5V и три вывода GND. Значит без пайки или макетных плат, можно подключить только два модуля. Некоторые используют логические уровни на информационных выводах Arduino для их использования в качестве выводов питания, но это сильно нагружает выводы и может вывести их из строя.

    На плате Trema Shield имеются:

  • Колодка из 14 цифровых выводов (D) с выводами шины питания (VCC и GND), для подключения цифровых модулей через Trema Shield к Arduino.
  • Колодка из 6 аналоговых выводов (S) с выводами шины питания (VCC и GND), для подключения как цифровых, так и аналоговых модулей, через Trema Shield к Arduino.
  • Колодка аппаратной шины I2C из 4 выводов (SDA, SCL, GND, Vcc) для подключения I2C модулей через Trema Shield к Arduino.
  • Колодка аппаратной шины UART (Serial) из 4 выводов (TX, RX, GND, Vcc) для подключения UART модулей через Trema Shield к Arduino.
  • Кнопка RESET для перезагрузки Arduino.
  • Два светодиода, «ON» — информирует о наличии питания, «L» — информирует о наличии высокого логического уровня на выводе D13.

На плате Trema Shield возле каждого информационного вывода находятся два вывода питания (VCC и GND) значит количество подключённых модулей, без пайки и «скрутки» проводов, может совпадать с количеством информационных выводов Arduino.

Помимо обычных (цифровых и аналоговых) выводов, на плате Trema Shield имеются колодки аппаратных шин I2C и UART (Serial) для подключения соответствующих модулей. Если Вам нужно подключить несколько модулей к шине I2C можно воспользоваться Trema I2C Hub.

Если Вы планируете подключать много мощных модулей или модули вносящие сильные искажения в шину питания, то Вам подойдёт Trema Power Shield , который, в отличии от Trema Shield, имеет встроенный мощный стабилизатор напряжения.

Trema Shield имеет макетную область, состоящую из сетки контактных отверстий, благодаря чему его можно превратить в Ваш собственный, уникальный Shield. Крайние контактные отверстия соединены с питанием или информационными выводами, в соответствии с нанесёнными обозначениями. Предположим Вы собрали устройство, подключив несколько модулей проводами к Trema Shield. Вы хотите часто использовать собранное устройство, но Вам мешает куча проводов и «висячие» модули. Тогда можно припаять все модули к центральным отверстиям Trema Shield соединив их (припаивая провода) к нужным крайним отверстиям. Теперь Trema Shield превратился в Ваш собственный Shield без травления печатных плат.

Trema Shield имеет 13 колодок для подключения цифровых, а так же 6 аналоговых колодок для подключения аналоговый модулей и сенсоров.

Для удобства на этом модуле есть I2C и Serial колодки.

Аналоговый сигнал

Аналоговые входы, пригодятся для подключения аналоговых датчиков, такие как Датчик Холла , Потенциометр, Датчик освещённости , Аналоговый термометр и т.д.

Цифровой сигнал

Цифровые входы/выходы так же могут быть использованы для подключения различных цифровых датчиков, такие как Кнопка, Зуммер , Датчик наклона , Цифровой термометр , Цифровой датчик температуры и влажности , ИК-приёмник и т.д.

Serial

Данный разъем предназначен для подключения устройство которые обменивают информацией по Serial порту, например Bluetooth-модули или сопряжения двух arduino между собой.

Отлично подойдет для подключения внешних модулей по I2C, например очень удобно с помощью 4-проводной шлейф «мама-мама» можно подключить Символьный дисплей LCD1602 IIC/I2C и т.д. Применение:

  • Проекты с большим количеством модулей, требующих отдельного питания.

Общие сведения:

Trema Shield — это плата расширения, которая упрощает процесс подключения модулей к Arduino. Использование Trema Shield избавляет Вас от необходимости пайки проводов (например, питания) при подключении нескольких модулей к Arduino, упрощает процесс создания устройств.

Видео:

Подключение:

Trema Shield совместим с различными микроконтроллерами Arduino, его можно установить на Arduino UNO, Leonardo, Mega

Trema Shield устанавливается на Arduino, а модули подключаются проводами к колодкам Trema Shield.

Питание:

Напряжение питания модулей 5 В постоянного тока (выводы VCC и GND колодок) берётся с вывода 5V и GND Arduino.

Читайте также:  Газовая колонка суперлюкс неисправности

Trema Shield — это плата расширения, которая помогает подключать большое количество периферии.

Подробнее о Trema Shield:

Множество датчиков имеют всего три вывода (два — питания и один информационный). У Arduino много информационных выводов и с их подключением к датчикам сложностей не возникает, а с выводами питания всё гораздо хуже, на плате Arduino всего два вывода 5V и три вывода GND. Значит без пайки или макетных плат, можно подключить только два модуля. Некоторые используют логические уровни на информационных выводах Arduino для их использования в качестве выводов питания, но это сильно нагружает выводы и может вывести их из строя.

    На плате Trema Shield имеются:

  • Колодка из 14 цифровых выводов (D) с выводами шины питания (VCC и GND), для подключения цифровых модулей через Trema Shield к Arduino.
  • Колодка из 6 аналоговых выводов (S) с выводами шины питания (VCC и GND), для подключения как цифровых, так и аналоговых модулей, через Trema Shield к Arduino.
  • Колодка аппаратной шины I2C из 4 выводов (SDA, SCL, GND, Vcc) для подключения I2C модулей через Trema Shield к Arduino.
  • Колодка аппаратной шины UART (Serial) из 4 выводов (TX, RX, GND, Vcc) для подключения UART модулей через Trema Shield к Arduino.
  • Кнопка RESET для перезагрузки Arduino.
  • Два светодиода, «ON» — информирует о наличии питания, «L» — информирует о наличии высокого логического уровня на выводе D13.

На плате Trema Shield возле каждого информационного вывода находятся два вывода питания (VCC и GND) значит количество подключённых модулей, без пайки и «скрутки» проводов, может совпадать с количеством информационных выводов Arduino.

Помимо обычных (цифровых и аналоговых) выводов, на плате Trema Shield имеются колодки аппаратных шин I2C и UART (Serial) для подключения соответствующих модулей. Если Вам нужно подключить несколько модулей к шине I2C можно воспользоваться Trema I2C Hub.

Если Вы планируете подключать много мощных модулей или модули вносящие сильные искажения в шину питания, то Вам подойдёт Trema Power Shield , который, в отличии от Trema Shield, имеет встроенный мощный стабилизатор напряжения.

Trema Shield имеет макетную область, состоящую из сетки контактных отверстий, благодаря чему его можно превратить в Ваш собственный, уникальный Shield. Крайние контактные отверстия соединены с питанием или информационными выводами, в соответствии с нанесёнными обозначениями. Предположим Вы собрали устройство, подключив несколько модулей проводами к Trema Shield. Вы хотите часто использовать собранное устройство, но Вам мешает куча проводов и «висячие» модули. Тогда можно припаять все модули к центральным отверстиям Trema Shield соединив их (припаивая провода) к нужным крайним отверстиям. Теперь Trema Shield превратился в Ваш собственный Shield без травления печатных плат.

Trema Shield имеет 13 колодок для подключения цифровых, а так же 6 аналоговых колодок для подключения аналоговый модулей и сенсоров.

Для удобства на этом модуле есть I2C и Serial колодки.

Аналоговый сигнал

Аналоговые входы, пригодятся для подключения аналоговых датчиков, такие как Датчик Холла , Потенциометр, Датчик освещённости , Аналоговый термометр и т.д.

Цифровой сигнал

Цифровые входы/выходы так же могут быть использованы для подключения различных цифровых датчиков, такие как Кнопка, Зуммер , Датчик наклона , Цифровой термометр , Цифровой датчик температуры и влажности , ИК-приёмник и т.д.

Serial

Данный разъем предназначен для подключения устройство которые обменивают информацией по Serial порту, например Bluetooth-модули или сопряжения двух arduino между собой.

Отлично подойдет для подключения внешних модулей по I2C, например очень удобно с помощью 4-проводной шлейф «мама-мама» можно подключить Символьный дисплей LCD1602 IIC/I2C и т.д. Применение:

  • Проекты с большим количеством модулей, требующих отдельного питания.

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.

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».

Читайте также:  Каркас для проекционного экрана

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:

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 своему умному дому (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 магнитный пускатель. В таком случае реле со шилда будут играть роль промежуточных усилителей.

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:

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».

Читайте также:  Как скрепить фанеру между собой

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.

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.

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 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.

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.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector