Programozópajzsot készítünk a heverő Arduino Uno számára. A legérdekesebb pajzsok az Arduino számára Mi az a CNC pajzs v3

Az Arduino platform egyik legfontosabb előnye a népszerűsége. A népszerű platformot az elektronikus eszközök gyártói aktívan támogatják, különféle kártyák speciális verzióit adva ki, amelyek kiterjesztik a vezérlő alapvető funkcióit. Az ilyen táblák, amelyeket logikusan bővítőkártyáknak (más néven: arduino shield, shield) neveznek, sokféle feladat elvégzésére szolgálnak, és nagyban leegyszerűsíthetik az arduinista életét. Ebből a cikkből megtudjuk, mi az Arduino bővítőkártya, és hogyan használhatók vele különféle Arduino-eszközök: motorok (motor-meghajtó pajzsok), LCD-képernyők (LCD-pajzsok), SD-kártyák (adatgyűjtő), érzékelők (érzékelő pajzs) és még sokan mások.

Először értsük meg a feltételeket. Az Arduino bővítőkártya egy komplett eszköz, amelyet bizonyos funkciók elvégzésére terveztek, és szabványos csatlakozókkal csatlakozik a fő vezérlőhöz. A bővítőkártya másik népszerű elnevezése az angol nyelvű Arduino shield vagy egyszerűen pajzs. Az összes szükséges elektronikus alkatrész a bővítőkártyára van felszerelve, és a mikrokontrollerrel és az alaplap egyéb elemeivel való interakció a szabványos arduino érintkezőkön keresztül történik. Leggyakrabban a pajzsot is a fő arduino kártyáról táplálják, bár sok esetben más forrásból is meg lehet táplálni. Bármely pajzsban van néhány szabad tű, amelyeket saját belátása szerint használhat, ha bármilyen más alkatrészt csatlakoztat hozzájuk.

Az angol Shield szót pajzsnak, képernyőnek, képernyőnek fordítják. A mi szövegkörnyezetünkben úgy kell érteni, mint ami a vezérlőkártyát takarja, ami egy további réteget hoz létre az eszközön, egy képernyőt, amely mögött különféle elemek rejtőznek.

Miért van szükség arduino pajzsokra?

Minden nagyon egyszerű: 1) hogy időt takarítsunk meg, és 2) valaki pénzt tudjon keresni vele. Miért vesztegesse az idejét olyasmik tervezésével, elhelyezésével, forrasztásával és hibakeresésével, amit már összeszerelve elvihet és azonnal elkezdhet használni? A jól megtervezett és jó minőségű hardverre szerelt bővítőkártyák általában megbízhatóbbak, és kevesebb helyet foglalnak el a végső eszközben. Ez nem jelenti azt, hogy teljesen el kell hagynia az önszerelést, és nem kell megértenie bizonyos elemek működési elvét. Hiszen egy igazi mérnök mindig megpróbálja megérteni, hogyan működik, amit használ. De képesek leszünk bonyolultabb eszközöket is készíteni, ha nem minden alkalommal feltaláljuk újra a kereket, hanem arra összpontosítjuk figyelmünket, amit előttünk kevesen oldottak meg.

A lehetőségekért természetesen fizetni kell. Szinte mindig a végső pajzs költsége magasabb lesz, mint az egyes alkatrészek ára, mindig olcsóbbá tehet egy hasonló opciót. De itt Önön múlik, hogy eldöntse, mennyire kritikus az Ön számára a ráfordított idő vagy pénz. Figyelembe véve a kínai ipar minden lehetséges segítségét, a táblák ára folyamatosan csökken, ezért leggyakrabban a kész eszközök használata mellett döntenek.

Az árnyékolások legnépszerűbb példái az érzékelőkkel, motorokkal, LCD-képernyőkkel, SD-kártyákkal, hálózati és GPS-pajzsokkal, beépített relékkel ellátott pajzsok a terheléshez való csatlakozáshoz.

Arduino Shield csatlakoztatása

A pajzs csatlakoztatásához csak óvatosan "tegye" az alaplapra. Általában a fésű típusú pajzs (apajzs) tűi könnyen beilleszthetők az Arduino kártya csatlakozóiba. Bizonyos esetekben gondosan meg kell húzni a csapokat, ha maga a tábla nincs szépen forrasztva. Itt a legfontosabb az, hogy óvatosan járjon el, és ne alkalmazzon túlzott erőt.

A pajzsot általában a vezérlő egy nagyon specifikus verziójához tervezték, bár például sok Arduino Uno pajzs meglehetősen jól működik az Arduino Mega táblákkal. A mega kivezetése úgy van kialakítva, hogy az első 14 digitális érintkező és a kártya ellentétes oldalán lévő érintkezők egybeesnek az UNO érintkezőinek helyével, így az arduino pajzs könnyen azzá válik.

Arduino Shield programozás

Az áramkör programozása bővítőkártyával semmiben sem különbözik az arduino szokásos programozásától, mert a vezérlő szempontjából egyszerűen a szokásos érintkezőire kötöttük készülékeinket. A vázlaton meg kell adnia azokat a csapokat, amelyek az árnyékolásban a tábla megfelelő érintkezőihez vannak csatlakoztatva. A csapok megfelelőségét a gyártó általában magán a pajzson vagy egy külön csatlakoztatási kézikönyvben jelzi. Ha letöltöd a táblagyártó által ajánlott vázlatokat, akkor erre nem is lesz szükséged.

A pajzsjelek olvasása vagy írása is a szokásos módon történik: a funkciók és más, minden arduinista számára ismert parancsok használatával. Egyes esetekben ütközések lehetségesek, ha megszokta ezt a csatlakozási sémát, és a gyártó mást választott (például a gombot a földre húzta, a pajzson pedig a tápellátáshoz). Itt csak óvatosnak kell lenni.

Általános szabály, hogy ez a bővítőkártya arduino készletekben érkezik, ezért az arduinósok leggyakrabban vele találkoznak. A pajzs meglehetősen egyszerű - fő feladata, hogy kényelmesebb lehetőségeket biztosítson az Arduino táblához való csatlakozáshoz. Ez további táp- és földcsatlakozókon keresztül történik, amelyeket az alaplapra helyeznek az analóg és digitális érintkezőkhöz. A kártyán találhatók csatlakozók is külső áramforrás csatlakoztatásához (átkapcsoláshoz jumpereket kell szerelni), LED-et és újraindító gombot. A pajzs opciók és használati példák az illusztrációkon találhatók.

Az érzékelő bővítőkártyának több változata létezik. Mindegyik különbözik a csatlakozók számában és típusában. A legnépszerűbb verziók ma a Sensor Shield v4 és v5.

Ez az arduino pajzs nagyon fontos a robotikai projektekben. Lehetővé teszi a normál és szervomotorok egyidejű csatlakoztatását az Arduino kártyához. A pajzs fő feladata az olyan eszközök vezérlése, amelyek egy normál arduino kártyához elegendő áramot fogyasztanak. A tábla további jellemzői a motor teljesítményének szabályozása (PWM használatával) és a forgásirány megváltoztatása. A motorvédő tábláknak számos fajtája létezik. Mindegyikben közös egy erős tranzisztor jelenléte az áramkörben, amelyen keresztül külső terhelés csatlakozik, hűtőborda elemek (általában radiátor), áramkörök a külső tápellátás csatlakoztatásához, csatlakozók a motorok csatlakoztatásához és érintkezők az arduino-hoz való csatlakozáshoz.

A hálózattal való munka megszervezése a modern projektek egyik legfontosabb feladata. A helyi hálózathoz Etherneten keresztüli csatlakozáshoz rendelkezésre áll egy megfelelő bővítőkártya.

Prototípuskészítés bővítő táblák

Ezek a táblák meglehetősen egyszerűek - érintkezőbetétekkel rendelkeznek az elemek rögzítéséhez, megjelenik a reset gomb, és lehetőség van külső táp csatlakoztatására. Ezeknek a pajzsoknak az a célja, hogy növeljék az eszköz kompaktságát, amikor az összes szükséges alkatrész közvetlenül az alaplap felett található.

Arduino LCD pajzs és tft pajzs

Ezt a fajta pajzsot az arduino LCD-képernyőihez használják. Mint tudják, még a legegyszerűbb 2 soros szöveges képernyő csatlakoztatása sem triviális feladat: egyszerre 6 képernyőérintkezőt kell megfelelően csatlakoztatnia, nem számítva a tápegységet. Sokkal egyszerűbb egy kész modult behelyezni egy arduino kártyába, és egyszerűen feltölteni a megfelelő vázlatot. A népszerű LCD Keypad Shieldben 4-8 gomb azonnal csatlakozik az alaplaphoz, ami lehetővé teszi, hogy azonnal külső felületet szervezzen a készülék felhasználója számára. A TFT Shield is segít

Arduino Data Logger Shield

Egy másik feladat, amelyet meglehetősen nehéz önállóan megvalósítani a termékeiben, az érzékelőktől kapott adatok időreferenciával történő tárolása. A kész pajzs nemcsak adatmentést és vételi időt tesz lehetővé a beépített óráról, hanem az érzékelők kényelmes csatlakoztatását is forrasztással vagy az áramköri lapon.

Rövid összefoglaló

Ebben a cikkben az arduino funkcióit bővítő különféle eszközök hatalmas választékának csak egy kis részét vettük figyelembe. A bővítőkártyák lehetővé teszik, hogy a legfontosabb dologra összpontosítson - a program logikájára. A pajzsok készítői gondoskodtak a helyes és megbízható beépítésről, a szükséges tápellátásról. Nincs más hátra, mint megkeresni a szükséges táblát a dédelgetett angol shield szó használatával, csatlakoztatni az arduinóhoz, és feltölteni a vázlatot. Általában a pajzsok bármilyen programozása egyszerű műveletek végrehajtásából áll a már kész program belső változóinak átnevezésére. Ennek eredményeként könnyű kezelhetőséget és csatlakoztatást kapunk, valamint a kész eszközök vagy prototípusok összeszerelési sebességét.

A tágulási táblák használatának hátránya a költségük és az árnyékolások természetükből adódó sokoldalúságából adódó esetleges hatékonyságvesztés. Előfordulhat, hogy az adott alkalmazáshoz vagy végeszközhöz nincs szükség a pajzs összes funkciójára. Ebben az esetben a pajzsot csak a prototípus és a tesztelés szakaszában használja, és az eszköz végleges verziójának létrehozásakor gondoljon arra, hogy lecserélje egy saját elrendezésű és elrendezési típusra. Rajtad múlik, minden lehetőséged megvan a helyes választáshoz.

Az Arduino hardverplatformmal való ismerkedés általában a legegyszerűbb perifériák csatlakoztatásával kezdődik: LED-ek, gombok, hangjelzők stb. Általában az ehhez szükséges áramköröket kenyérsütőtáblára szerelik össze, de más lehetőség is lehetséges. Eladó egy pajzs, amelyen a legelterjedtebb egyszerű perifériák már el vannak helyezve. Ezt a többfunkciós pajzsot az Ali-tól vásárolták 2 dollárért.

A készülék antisztatikus tasakban érkezik. A modul méretei 69 x 53 x 20 mm, súlya 24,4 g.

Az eszközt úgy tervezték, hogy az Arduino UNO, Arduino Leonardo és Arduino Mega táblákkal működjön, bár természetesen vezetékek segítségével ezt az eszközt az Arduino család bármely lapjához csatlakoztathatja. Ez utóbbi azonban nem tűnik racionálisnak a felülvizsgálat szerzője számára, mivel ebben az esetben a tábla fő előnye elvész - a könnyű telepítés.

Megjegyzendő, hogy ha ezt a kártyát a klasszikus Arduino UNO tetejére szereljük, a tábla enyhe ferdítéssel emelkedik, ennek oka az Arduino UNO kártyán található meglehetősen nagy USB-BF csatlakozó. Természetesen az Arduino Leonardo táblán nem lesz ilyen probléma. Ez azonban semmilyen módon nem befolyásolta ennek a pajzsnak a működését.

A táblán 4 db hétszegmenses jelző található, amelyek 74HC595 váltóregiszterekkel vannak összekötve, melyek mellett egy reset gomb és egy APC220 csatlakozó található Bluetooth modulok vagy hangmodul csatlakoztatására.

Ezenkívül az alaplapon négy piros LED található az Arduino kártya D10, D11, D12, D13 portjaihoz csatlakoztatva. A berregő a D3 portra van kötve, tudni kell, hogy a hangkibocsátó beépített generátorral van felszerelve, így egy egyszerű dallamot nem fog menni vele. A tábla alján egy trimmer található az A0 porthoz csatlakoztatva.

Három gomb csatlakozik az A1, A2, A3 portokhoz (D15, D16, D17 digitális portokhoz). Négy hárompólusú csatlakozó csatlakozik a D5, D6, D9, A5 portokhoz, és külső eszközök csatlakoztatására szolgál. Az eszközök listáját az analóg LM35 vagy digitális DS18B20 hőmérséklet-érzékelők csatlakoztatására szolgáló csatlakozó teszi teljessé. Az érzékelők az A4 porthoz csatlakoznak. A J1 jumper csatlakoztatja vagy leválasztja a 10 kΩ-os ellenállást az érzékelők megfelelő működéséhez

A LED-ek és a hangsugárzó vezérlése nem különbözik bármely egyszerű digitális eszköz vezérlésétől. Például villogtathatja a LED-eket és megszólaltathatja a csengőt a port_D programmal.

A potenciométerrel végzett munka az AnalogInput klasszikus példájával is leírható, amely egy változó ellenállás segítségével szabályozza a D13 portra csatlakoztatott LED villogási gyakoriságát.

A LED-eket a gombokkal próbálhatja meg vezérelni, ehhez le kell töltenie a programot _3_LED_gombbal

A hétszegmenses indikátorok hatékony vizualizációs eszköz, nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha nem használják őket, akkor véletlenszerű karakterek jelennek meg rajtuk.

A program segítségével ellenőrizheti teljesítményüket _7seg

Elvileg ezen pajzs alapján, hardveres módosítások nélkül, különféle időzítőket állíthat össze, például egy visszaszámlálót Count_Down_Timer . Az időzítő lehetővé teszi az időintervallumok beállítását 10 másodperctől 60 perc 50 másodpercig, 10 másodperces lépésekben. Ebben az időzítőben nyomja meg az A2 gombot a percek beállításához, nyomja meg az A3 gombot a másodpercek beállításához, és nyomja meg az A1 gombot a visszaszámlálás elindításához. A beállított időtartam végén hangjelzés hallható.

Általában a pajzs kedvező benyomást kelt. Ez az eszköz nem csak az alap Arduino megismerését teszi lehetővé, hanem egy egyszerű projekt alapjává is válhat, mint például időzítő, eseményszámláló stb. Természetesen a maximális perifériák pajzsra helyezésére tett kísérlet hátulütője az, hogy minden egyes projektben az eszköz egyes részletei nem kerülnek felhasználásra.

Úgy tűnhet, hogy egy ilyen primitív periféria csak a kezdeti szakaszban lesz releváns a tanuláshoz. Ez részben igaz. Természetesen több gomb, LED, berregő vagy egy hétszegmenses jelző Arduino kártyához való csatlakoztatásával kapcsolatos probléma csak annak fordulhat elő, aki rendelkezik te. A többé-kevésbé tapasztalt rádióamatőröknek valószínűleg nem lesz problémája ezzel.

Itt más a kérdés, ha az a cél, hogy a lehető legrövidebb idő alatt elkészítsünk egy prototípust, akkor az extra triviális műveletek az, ami valójában elvonja a figyelmet a kreativitásról. Valójában ez a pajzs illeszkedik a kényelem és a pénzért járó szabadidő vásárlásának ideológiájába.

Hasznos Linkek

http://radioskot.ru/blog/raspinovka_usb_i_micro_usb/2013-09-11-97
http://publicatorbar.ru/2017/12/21/arduino-multi-function-shield/
http://robocraft.ru/blog/arduino/59.html
https://www.youtube.com/watch?v=_z263RK31QA

Az áttekintést Denev készítette.

Az Arduino egy apró, nagy teljesítményű tábla, az Open Hardware tipikus képviselője, és az egyik első olyan eszköz, amely széles körben elterjedt a hardverhackerek körében. Nem csoda: a kényelmes elektronikai tervező lehetővé teszi, hogy még a kezdők is gyorsan kitalálják, és a nulláról kezdjék el saját készülékeiket fejleszteni.

Hogyan lehet gyorsan elkezdeni?

A gyors kezdéshez a kezdőknek a legegyszerűbb módja egy kész tábla vásárlása - körülbelül 30 dollárba kerül. Csak két chip lesz az alaplapon - egy ATMEL mikrokontroller és egy USB interfész chip, amelyhez csatlakozik. Az összes többi elemet szükség szerint önállóan adjuk hozzá.

Az Arduino programok (szlengben "vázlatoknak" nevezik) a Wiring nyelven íródnak. Valójában ez egy közönséges C ++, speciális eljárásokkal kibővítve, mint például a „digitalWrite” (érték írása egy portra) vagy „analogRead” (érték olvasása ADC-ről). Mindezt egy-két ülés alatt elsajátítják, főleg ha már van C++ programozási tapasztalat. Az írott vázlatokat az ArduinoIDE (arduino.cc/en/Main/Software) segítségével USB-n keresztül összeállítják és feltöltik az Arduino-ra. Körülbelül harminc percet vesz igénybe a legegyszerűbb projekt összeállítása anélkül, hogy mélyen bele kellene merülnie az ATMEL adatlapjaiba és összeszerelő konstrukcióiba. A nyelvezet intuitív, és egy jó online súgó segít kezelni az árnyalatokat. És a forrasztás egyébként szintén nem kötelező, ha van forrasztás nélküli kenyérlap és egy vezetékkészlet.

Az összes mikrokontroller tűje két rendezett padsorhoz van vezetve, amelyekhez érzékelőket, gombokat, kijelzőket és hasonlókat csatlakoztathat. Azonban minél összetettebb a hám, annál több aranyér lehet vele. Ha egy pár LED-ről és gombról beszélünk, akkor nincs nehézség. De ha motorokat szeretne vezérelni vagy adatokat szeretne cserélni a rádiós interfészen keresztül, számos nehézség adódik. Ennek a hibának a leküzdésére pajzstáblákat készítettek - kész táblákat a funkcionalitás bővítésére.

Mi az a Shield Board?

A pajzstábla kulcsrakész megoldás a hardverfejlesztők gyakori feladatainak végrehajtására. Ilyen feladatok például a rádiós interfészen keresztüli adatátvitel, az Ethernettel való munka, illetve az elektronikus motorok vezérlése. A bővítőkártyák könnyen felszerelhetők Arduino-ra, rögzítőelemekkel rögzíthetők, és nagyon merev szendvicsszerkezetet alkotnak.

Egyszerre több táblát is telepíthet, a lényeg, hogy az eszközök ne ütközzenek ugyanazon Arduino tűkért. Egy kis ásással a neten találhat táblázatokat a népszerű pajzsok listájával és az általuk elfoglalt csapokkal (shieldlist.org).

Ezután már csak a megfelelő könyvtárat kell a fő vázlathoz rögzíteni, és a könyvtárhoz mellékelt mintavázlat segítségével kipróbálni az áramkör működését. Ezzel a megközelítéssel kétszer időt takarítunk meg: először a hardver fejlesztésére és hibakeresésére, majd a szoftverre. Azonban csak néhány tucat igazán sikeres és népszerű pajzstábla létezik. Miben különbözik a jó pajzs a rossztól?

Először is, rendelkeznie kell egy reset gombbal. Bárki, aki pajzs mellett hibakereste az Arduinót, ezt értékelheti – a normál reset gomb elérhetetlenné válik, és a kéznél lévő hosszúkás tárgyak segítségével történő megnyomásának gyakorlata bosszantó. A jó pajzsnak kompatibilisnek kell lennie az Arduino Megával is – ha az Arduino kiterjesztett változata van egy ATmega1280-on vagy ATmega2560-on, nem biztos, hogy az ismerős Uno vagy Duemilanova számára készült pajzs működik vele. És mindez annak a ténynek köszönhető, hogy a Megában a hardveres SPI-ért felelős csapok más helyre kerültek! Tehát ha a pajzs az SPI buszon keresztül kommunikál az Arduinóval, mindenképpen tanulmányozza a „hasát” – reménykedhet a Megával való kompatibilitásban, ha nem csak tüskéket lát ott, hanem egy fekete négyzet alakú 2x3-as csatlakozódugót is. Az alábbiakban összeállítottam a legjobb készen kapható Shield táblák áttekintését a gyakori feladatokhoz.

Motorvezérlés

Ha motorokat kell vezérelnie, nyugodtan használja a Motorshield pajzsot, amelyet a tehetséges amerikai mérnök, Limor Freed, más néven ladyada (ladyada.net/make/mshield/) készített.

Az árnyékolás fő előnye a sokoldalúság, mivel akár négy egyenáramú motort, legfeljebb két léptetőmotort és két szervót támogat. Kombinálható: például egy léptetőmotor és két egyenáramú motor. Az árnyékolás alapját két darab L293D quad H-híd mikroáramkör adja, amelyek csatornánként akár 600 mA áram leadására és 4,5-36 V üzemi feszültség leadására képesek. Egy mikroáramkör bemeneteinek párhuzamba állításával az áramkorlátot áthelyezheti 1,2 A.

Ezzel a pajzzsal például egyszerre vezérelheti egy versenyautó-modell motorjait és kormányrúdját, vagy egy koordinátatábla léptetőmotorjait. Erősebb terhelésekhez használhatja az Ardumoto-t a Sparkfun L298 chipjével (két csatorna 2 A-ig terjedő terhelési árammal) vagy a Monster Moto Shield fejlettebb változatát (sparkfun.com/products/10182) két VNH2SP30 chipen, amely képes 30 V-ig és 41 V maximális feszültséggel. Ha az utolsó lehetőségről van szó, ne felejtsen el konzultálni hozzáértő szakemberekkel: végül is a terhelések meglehetősen megfelelőek, előfordulhat, hogy be kell szereznie egy további radiátort, hogy hogy meg ne égjen.

Munka Ethernettel

Két fő lehetőség van az Ethernet-pajzsokhoz – a Microchip jó öreg ENC28J60 chipje és a Wiznet fejlettebb W5100 chipje alapján. Mindkét megoldás az SPI buszt használja a kommunikációhoz, mindössze négy Arduino érintkezőt vesz el. De az ENC28J60 sokkal korábban jelent meg, és egyértelműen veszít a fejlett W5100-zal szemben: csak 10 Mbps, nincs hardveres támogatás IP, UDP, TCP számára. Ezenkívül a W5100 lehetővé teszi, hogy négy aljzattal dolgozzon (ami azt jelenti, hogy akár négy egyidejű csatlakozást is támogat).

Általában erősen javaslom a W5100 használatát, mert jelentősen megtakarítja a mikrokontroller kulcsfontosságú erőforrását - a RAM-ot (SRAM), amelyet meg kell menteni (az Atmega328-nak csak egy kilobájtja van). Nos, az előfeldolgozás minden egyéb előnye nyilvánvaló: míg a W5100 maga kéri a csomagokat a TCP protokollon keresztül, és fejléc-ellenőrző összegeket számol, az Atmega nyugodtan végezhet fontosabb dolgokat is.

Egy másik példaértékű példa az Arduino Ethernet Shield (arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield) az Arduino csapattól. Ezzel létrehozhat egy vázlatot, amely képes lesz:

dinamikus IP-cím beszerzése DHCP-n keresztül;
állítsa be az időt az NTP protokoll segítségével;
a nevek feloldása DNS-en keresztül;
átengedni az engedélyt a RADIUS-on keresztül;
egyszerű webszerverként vagy webes kliensként működik, kéréseket és válaszokat küldve.

A hasonló kártyák közül kiemelhető a Freetronics - EthernetShield PoE-vel fejlesztése (freetronics.com/products/ethernet-shieldwithpoe). 2001-ben született meg az ötlet, hogy egy Ethernet-eszközt ugyanarról az Ethernet vonalról tápláljanak, amelyhez csatlakozik, és két évvel később az IEEE 802.3af hivatalos ipari szabványává vált. Saját tapasztalataim alapján megjegyzem, semmi sem kényelmesebb az Etherneten keresztül kommunikáló autonóm dobozok táplálására, amelyek egy speciális tápkapcsolótól 100 méteres körzetben szétszórva vannak az épületben. Egy ilyen pajzs valamivel többe kerül, egy további PoE modul mikrokártya vásárlása szükséges, és SD-csatlakozó helyett van egy kenyértábla mező.

Az ilyen pajzs kizárólag olyan rögzített struktúrákban használható, amelyek TCP / IP-hálózaton keresztüli interakciót igényelnek. Például a csatlakoztatott érzékelők állapotának megjelenítése a böngészőben vagy egyes mechanizmusok távirányítójában.

Azonnal eszembe jut a „twitter-virág” projekt, amelyben az Arduino + Ethernet köteg egy talajba szúrt nedvességérzékelővel twitteren panaszkodott a szárazságra, és azonnali öntözést igényelt. Az EthernetShield alkalmazások sokféleségével szeretném figyelmeztetni, hogy minden egyes könyvtár természetesen időt takarít meg, ugyanakkor több kilobájtot is lefoglal a mikrokontroller flash memóriájából. Ezért, ha előbb-utóbb eléri az Arduino Duemilanova 30 KB-os méretkorlátját – gondoljon arra, hogy egy Mega 2560-ra cserélje, nyolc és félszer több memória lesz a vázlatokhoz.

SD kártyák használata

Bizonyos információk (például GPS-koordináták) felhalmozásával kapcsolatos projektekben gyakran szükséges a rendelkezésre álló nem felejtő memória mennyiségének növelése. Ennek legegyszerűbb módja egy szabványos SD-kártya csatlakoztatása. Ehhez több kész pajzs is létezik. A legszebb lehetőség, amit ismerek, a microSD modul, amelyet a spanyol Libellium környezetfelügyeleti cég fejlesztett ki (goo.gl/iHCy4).

A pajzs csak egy Arduino tűblokkot foglal el, és lehetővé teszi a FAT16 (előnyös) vagy FAT32 formátumra előre formázott SD és SDHC kártyákkal való munkát. Egyszerre csak egy fájllal dolgozhat, a hosszú nevek nem támogatottak.

Vezeték nélküli pajzsok

A legegyszerűbb amplitúdómodulált RF modulok (ASK), amelyek a licenc nélküli 433 és 313 MHz-es sávban működnek, bár a VirtualWire könyvtáron keresztül Arduinóval is használhatók, számomra még mindig elég rossz lehetőségnek tűnnek.

Túl érzékenyek az interferenciára, csak alacsony sebességen működnek stabilan, nincs hardveres csatornákra való szétválasztásuk - több egyidejűleg működő adó zavarja egymást. Talán ezért nem láttam még hozzájuk pajzstáblát.

Ennek sarkos ellentéte a Zigbee protokollokon alapuló Xbee kártyacsalád, amely ideális az önellátású elosztott szenzorhálózatok szervezéséhez. Mindegyik ilyen tábla egy mikrokontrollerrel ellátott eszköz, és nagyon kevés szükséges a pajzstól - az Arduino-val való koordináció biztosításához. Az ilyen pajzsokat általában "Xbee Shield"-nek hívják, de nem mindig - például a Libellium kifejlesztette a Communication Shield-et (goo.gl/OZDxl). A pajzs szükségszerűen két sor padot tartalmaz, amelyekhez az Xbee formátumú modul dokkolható.

Az egyetlen hátránya talán magának az Xbee modulnak az ára. Cserébe akár 250 Kbps sebességet, 90 méteres látótávolságot (Xbee PRO módosítás akár 1,2 km-t is), titkosítást, gazdaságos fogyasztást és adattovábbítási lehetőséget (két modul transzparensen kommunikál egymást a harmadikon keresztül).

Régóta megfigyelhető, hogy amikor egy cég vezeték nélküli hálózatokról beszél, az első dolog, ami valamiért eszébe jut, az a WiFi, sokkal ritkábban a Bluetooth. Ilyen például a SparkFun WiFly Shield (sparkfun.com/products/9954) és a Libellium Bluetooth modulja (cooking-hacks.com/index.php/arduinobluetoothmodule-89.html). Ez utóbbi Xbee formátumban készült, és bármilyen Xbee adapterpajzskal működik, az Arduino szoftverkonfigurációja pedig egy modemmel folytatott párbeszédhez hasonlít - a soros porton és az AT parancsokon keresztül. Egy időben egyébként megjelent az eredeti Arduino BT tábla (arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardBluetooth), amely nem rendelkezett USB interfésszel, hanem programozott és Bluetooth-on keresztül csatlakozott a számítógéphez. Nem kapott széles körű forgalmazást - talán az áremelkedés miatt.

A GSM-en keresztüli adatcseréhez általában olyan mobiltelefont használnak, amely TTL szinten képes működni a soros porton.
De mostanra egyre kevesebb van belőlük – USB váltja fel őket, amihez hostnak kell lenni (és nem eszköznek, ami az Arduino). De szerencsére a gyártók már régóta adják a kész GSM-modulokat, amelyekhez csak egy külső antennát és egy SIM-kártya csatlakozót kell csavarni. Nem kell messzire keresni a példát – a Libellium GPRS Quadband modulja az Arduino számára (goo.gl/KueFH), amely egy SAGEM GPRS modemen alapul.
Ennek a modellnek az a sajátossága, hogy a GRPS modul eltávolítható, és nem csak adatátvitelre van lehetőség, hanem a kimenet egy külső kihangosítóra is vezetékes.

Különféle pajzsok

Összefoglalva, bátran kijelenthetjük, hogy szinte minden tipikus problémára már régóta létezik megoldás pajzsok formájában. De ne gondold, hogy itt minden véget ér. Íme néhány példa: Libellium sugárzásérzékelő tábla (Geiger-számláló).

Csináld magad pajzs

Példaként hozzuk létre saját LCD-pajzsunkat. A népszerű 1602 alfanumerikus LCD csatlakozási séma a HD44780 vezérlőn két változatban érhető el - nyolc bites busz vagy négy bites. Ideje felfedezni az Arduino pajzsépítési stratégiát: soha nincs túl sok tű! Igyekszünk minimálisra használni őket, ezért egy négybites sémát választunk (boldogságunkra egy ilyen séma támogatását az ArduinoIDE disztribúciós készlet tartalmazza, LiquidCrystal könyvtár formájában).

A pajzsunk elkészítéséhez egy speciális blankot használunk - egy protoshieldet, ami egy kenyérlap néhány sallanggal. Legfontosabb értéke a helyesen elhelyezett tűlyukak az Arduino tökéletes dokkolása érdekében. Történt ugyanis, hogy az összes tűblokk egy 2,54 mm-es osztástávolságú rácson helyezkedik el, egy kivételével (ha nem ez a bosszantó tény, akkor a „perforált kenyérlap” bármelyik darabját le lehet venni, és a PLS dokkolódugókat beleforrasztani. azt). Ezt szándékosan tették, hogy a címzett szórakozottságból ne fordítva helyezze be a pajzsot, és ne égesse el a leendő remekművet.
Vegye figyelembe, hogy az áramkör tartalmaz egy változó ellenállást a kontraszt beállításához. Fontos! Ha elfelejti, a séma és a vázlat többi része helyes, semmi sem lesz látható. Bármilyen 10-20 kOhm megteszi, és konkrétan ezen a protoshielden már elő van írva - igaz, az analóg0 bemenetre van kötve, ezért plusz vezetékeket kell forrasztani.

Vegyünk egy darabot a PLS tűs fésűből, és forrasszuk először a kijelző érintkezőire, majd az árnyékolásra. Ezt követően meg kell venni a rögzítőhuzalt, és óvatosan le kell csupaszítani és forrasztani a vezetékeket a kijelzőről az Arduino csapokhoz a diagram szerint - szerencsére egyszerű. Intuitív módon sikerült elrejtenem a legtöbbet a kijelző alá.

Tegyük fel az eredményt Arduino-ra, és töltsük be az első tesztvázlatot a LiquidCrystal könyvtárból. Nincs semmi a képernyőn? Vagy egy csomó fekete négyzet? Nem baj, ideje meghúzni a változtatható ellenállást – biztos, hogy megjelenik valami! Ebben az esetben megkönnyebbülten fellélegezhet – most megvan az első saját készítésű pajzs. Nos, mióta megérdemelte – egyben lehet oroszosítani is. Egy időben megváltoztattam a szabványos könyvtárat, hogy a cirill karakterek helyesen legyenek lefordítva UTF-8-ról a megjelenített karaktergenerátorra. Keresse meg a könyvtár legújabb verzióját a github.com/mk90 címen.

És programozás. A terjedelmes analóg eszközök vagy mikroáramkörök helyettesítésére tervezték, és minden rádióamatőr számára ideális ajándék.

Arduino: csúcstechnológiás konstruktőr

Az "Arduino" egy mikrovezérlő kártya sok tűvel és saját processzorral. A tábla az alap, amelyhez meglehetősen nagy számú úgynevezett pajzsot csatlakoztathat (az angol pajzsból - pajzs), kibővítve a tábla funkcionalitását. Folyamatautomatizálási rendszerekben használják, de könnyen alkalmazható a robotikában is. Az Arduino táblának számos tevékenységi területe van. De a rádióamatőrök körében népszerűvé vált, mint olcsó, de egyszerű és nagyon multifunkcionális tervező.

Az Arduino programozás segítségével úgy működhet, ahogy kell. Ez a folyamat egyszerű, és még egy kezdő is képes megbirkózni vele. És ha a felhasználó rendelkezik a C ++ nyelv készségeivel, akkor a tábla programozása nagyon egyszerű és gyors lesz.

A tábla fő előnye, hogy korlátlan számú perifériás eszközt csatlakoztathat hozzá, ezáltal a munka maximális automatizálása érhető el. Ráadásul, ha valami nem megy egy kezdőnek, az nem számít. Hatalmas számú közösség található a hálózaton, rengeteg információval és utasításokkal a programozáshoz és csatlakozáshoz. rádióamatőrök csodálatos választás.

Megjegyzendő, hogy a konstruktor ingyenes szoftvereken (például speciális Linux disztribúción) működik, így nem kell külön fizetni az operációs rendszerért és a szoftverért.

Munka pajzstáblákkal (pajzsokkal)

Mint fentebb említettük, a készülék funkcionalitását speciális táblák - pajzsok - segítségével javítják. Ezek kész táblák egy adott folyamat kezelésére. A pajzsok csatlakoztatása csatlakozókkal - csapokkal történik. A pajzsokkal vezérelhető folyamatok köre igen széles: az Etherneten keresztüli adatátviteltől a villanymotorok vezérléséig. A folyamatvezérlő rendszert pajzsok segítségével saját kezűleg is összeállíthatja. Az "Arduino" csak a programban előírt egyik vagy másik külső eszköz szerepét osztja el, maguk a bővítőkártyák pedig közvetlenül működnek.

Előfordulhat, hogy bizonyos adatokat a memóriába kell írnia (például GPS-pontokat). Maga az Arduino ezt nem tudja megtenni, mivel nincs memóriameghajtója. Itt jön jól a pajzs, amely akár 64 GB-os micro-SD-kártyák használatát teszi lehetővé.

Furcsa módon akár saját maga is létrehozhat pajzsokat. Például egy egyszerű LCD-pajzs. Vegyen ki egy képernyőt egy számológépből vagy egy régi személyhívóból, és rögzítse a tábla tűihez. Természetesen még mindig kell programot írni, hogy az Arduino megjelenítse a képet a képernyőn. És ennyi, a házi készítésű pajzs készen áll.

"Arduino" programozás

Az Arduino programok vezetékes nyelven íródnak. Ez a nyelv sok tekintetben hasonlít a C++-hoz. Azonban még ha nem is rendelkezik programozási ismeretekkel, akkor sem nehéz kezelni a Wiredet. Az „Arduino”-nak szentelt fórumokon a programokat „vázlatoknak” nevezik. Még akkor is, ha túl lusta vagy nem tudja magát programozni, rengeteg kész vázlatot találhat.

Minden vázlathoz saját könyvtárkészlet szükséges. Az Arduino fórumain is kereshetők. Kezdők számára van egy nagyon jó referencia útmutató, amely lépésről lépésre tartalmazza a vázlatok írását egy adott folyamathoz.

Pajzsok létrehozása Arduino számára saját kezűleg

Egyáltalán nem szükséges pajzsokat vásárolni az Arduino számára. Tegyük fel, hogy nincs plusz 30 dollárod, de sok a felesleges részlet, és nagy a vágy, hogy valamit automatizálj. Nincs mit. A lényeg az, hogy van már alaplapod flash operációs rendszerrel és vázlatírási lehetőséggel.

Rögtönzött alkatrészekből Arduino áramkört lehet beszerezni. Saját kezűleg csak az alkatrészek forrasztása marad. Bár, ha feltételezzük, hogy a szerkezet mozdulatlan, akkor semmit sem kell forrasztani. Egyszerűen csatlakoztassa az alkatrészeket vezetékekkel. Meg kell jegyezni, hogy egy ilyen házi készítésű Arduino pajzs költséggel sokszor olcsóbb lesz, mint a gyári. Például egy Arduino készlet az elektromos motorok működésének automatizálására 80-90 dollárba kerül. De ha maga végzi el az összeszerelést, akkor a költségeket 30 dollárra csökkentheti.

Számos más készlet is készült bizonyos területekhez, amelyek az alaplapon kívül minden szükséges alkatrészt tartalmaznak. Például egy készlet intelligens otthon létrehozásához, videó megfigyeléshez, klímaszabályozáshoz vagy sztereó rendszerekhez.

Természetesen nem minden pajzsot lehet egyedül elkészíteni. Egyes esetekben egyszerűen nem találja a megfelelő részleteket. Például meg kell vásárolni egy pajzsot egy memóriakártya-kiterjesztéssel.

Mire használható az Arduino?

Nagyon sok alkalmazás létezik erre az eszközre, csak néhány felhasználási példát veszünk figyelembe.

Például van egy autód. És meg kell jelenítenie a sebességre vonatkozó információkat a rádió LCD képernyőjén. Hogyan készítsünk sebességmérőt Arduino-ból? Nagyon egyszerű. Díjakat vásárolunk. Például Arduino Mega 2560, Ublox NEO 6m GPS GPS modul. Ezek után a hálózaton megkeresünk kész vázlatokat a vezérléshez, mindezt felírjuk Arduinóban, egymáshoz csatoljuk, és kész.

Ugyanilyen egyszerűen létrehozhat egy teljes vezérlőrendszert saját kezével. Az Arduino ezt lehetővé teszi. A lényeg az, hogy felhalmozzuk a szükséges vázlatokat és részleteket.

Az "Arduino" használata a robotikában

Az Arduino-t széles körben használják a robotikában. Tekintettel arra, hogy nagyszámú szervó, motor, szenzor csatlakozik a táblához, egy egész robotot kaphat saját kezűleg. Az "Arduino" azt is lehetővé teszi, hogy tetszés szerint programozzon. Ha érdekel a kúszás, a vezetés és a vasdarabok ugrálása, akkor az "Arduino" biztosan neked való.

Ezen kívül, ha az eszközt néhány érzékelővel együtt egy kvadrokopterre rögzítjük, jó megfigyelő robotot kaphatunk. És ez már elég hasznos fejlesztés.

A robotikában lehet figyelemreméltó fantáziát felmutatni, az "Arduino" segítségével pedig a gyakorlatba is átültetni. Egyes kézművesek még prototípusokat is készítenek a Futuramából ezzel a konstruktorral.

Konklúzió helyett

Az Arduino vezérlőkártyák ideálisak bármilyen folyamat automatizálására a testreszabás rugalmasságának köszönhetően. Ezen túlmenően, a témában található gazdag kézikönyvnek köszönhetően senkinek sem lesz problémája a kártya programozásával. Ha valami elromlik a munka során, nem lesz nehéz saját maga megjavítani. Az "Arduino" lehetővé teszi az ember számára, hogy határtalan képzelőerőt mutasson. Ezzel a táblával szinte bármit létrehozhat, a padlófűtés vezérlőrendszerétől az okostelefonon keresztül a robotig.

LED-et villogni és hasonlók persze nagyon jók, de valami igazán többé-kevésbé hasznosat akartam csinálni, ami a hétköznapokban is alkalmazható. Valószínűleg a legegyszerűbb az erős áramfogyasztók – izzók, ve Ventilátorok, szivattyúk, magnók stb. Ebben a Relay-Shield segítségünkre lesz. Kész megoldások, rengeteg séma van az interneten. De sokkal szórakoztatóbb, ha magad csinálod.

Itt. Most elkezdheti az alkatrészek forrasztását. Mindenekelőtt jumperek és kis elemek (ellenállások, diódaszerelvény, tranzisztorok).

A legproblémásabb a csatlakozó tüskék tömítése... De valahogy sikerült :) Szóval neked is sikerül. A lényeg, hogy ne legyen "takony", "rövid" és "nem forrasztott" :)
Íme néhány fotó a kész termékről. Mondjuk, nem kiállítási lehetőség, de mégis...
Egyébként az SMD diódák alulról láthatók, párhuzamosan a relé tekercseivel. A transzformátor két vezetékkel van rögzítve.

És töltsd fel a tesztvázlatot:

/*
Házi készítésű relé pajzs tesztelése (Ghost D. 2012)
A #7-es és #8-as digitális tűk használata
*/

void setup()(
//
pinMode(7, OUTPUT);
pinMode(8, OUTPUT);
}

void loop() (
digitalWrite(7, HIGH); // Kapcsolja be az első relét
késleltetés (2000); // várunk
digitalWrite(8, HIGH); // Kapcsolja be a második relét
késleltetés (2000);
digitalWrite(8, LOW); // Kapcsolja ki a második relét
késleltetés (2000);
digitalWrite(7, LOW); // kapcsolja ki az első relét
késleltetés (2000); //
}

Új pajzsos kattanó relék. Voálá!!!

P.S. Az én verziómban tesztelés közben elég erősen felmelegszik a transzformátor. Vagy rosszul volt feltüntetve az információ a tápegységen (ahonnan kivettem) (például 300 mA), vagy valami probléma volt vele ...