Что такое шилды для Arduino. Какие виды шилдов существуют. Как шилды расширяют функционал Arduino. Для чего используются различные шилды. Как правильно выбрать и подключить шилд к Arduino.
Что такое шилды для Arduino
Шилды (от англ. shield — щит) — это дополнительные платы расширения для микроконтроллеров Arduino. Они устанавливаются непосредственно на основную плату Arduino и позволяют значительно расширить ее функциональные возможности. Какие преимущества дает использование шилдов?
- Простота подключения — шилды имеют стандартную распиновку и легко устанавливаются на Arduino
- Модульность — можно комбинировать различные шилды в зависимости от задач
- Расширение функционала — шилды добавляют новые интерфейсы и возможности
- Экономия времени — не нужно паять отдельные модули
- Компактность — все компоненты собраны на одной плате
Таким образом, шилды позволяют быстро и удобно нарастить возможности Arduino для решения конкретных задач.
Основные виды шилдов для Arduino
Существует огромное разнообразие шилдов для Arduino, рассмотрим наиболее популярные и востребованные виды:
Сетевые шилды
Ethernet Shield позволяет подключить Arduino к локальной сети и интернету по проводному соединению. Wifi Shield обеспечивает беспроводное подключение по WiFi. GPRS Shield дает возможность выхода в сеть через мобильную связь.
Шилды для работы с двигателями
Motor Shield управляет коллекторными двигателями постоянного тока. Servo Shield предназначен для сервоприводов. Stepper Motor Shield работает с шаговыми двигателями.
Шилды для беспроводной связи
Bluetooth Shield обеспечивает беспроводное соединение по Bluetooth. XBee Shield позволяет создавать mesh-сети на основе протокола ZigBee. NRF24L01 Shield работает с радиомодулями.
Шилды для работы с датчиками
Sensor Shield упрощает подключение различных датчиков к Arduino. Grove Shield обеспечивает модульное подключение сенсоров. Gas Sensor Shield предназначен для датчиков газа.
Подключение и использование шилдов
Процесс подключения шилда к Arduino обычно прост:
- Проверьте совместимость шилда и вашей модели Arduino
- Аккуратно состыкуйте разъемы шилда с пинами Arduino
- Установите необходимые для работы шилда библиотеки
- Подключите внешние устройства к разъемам на шилде
- Загрузите скетч с кодом для работы с шилдом
При этом важно учитывать несколько моментов:
- Некоторые шилды могут конфликтовать, занимая одни и те же пины
- Высокие стеки из нескольких шилдов могут быть нестабильны
- Мощные шилды могут требовать дополнительного питания
Правильно подобранные и подключенные шилды значительно расширяют возможности Arduino.
Шилды для работы с дисплеями
LCD Shield
Позволяет подключить текстовый LCD дисплей, обычно на 16×2 или 20×4 символа. Часто имеет несколько кнопок управления. Идеален для простого вывода информации и создания меню.
TFT Shield
Обеспечивает работу с цветными TFT дисплеями. Поддерживает графический вывод, часто имеет тачскрин. Подходит для создания графических интерфейсов.
OLED Shield
Предназначен для подключения OLED дисплеев. Отличается высокой контрастностью и низким энергопотреблением. Хорош для портативных устройств.
E-Paper Shield
Работает с электронной бумагой. Отображает информацию без потребления энергии. Идеален для устройств с длительной автономной работой.
Выбор конкретного дисплейного шилда зависит от требований проекта — размера дисплея, цветности, энергопотребления и других параметров.
Шилды для звука и музыки
Для работы со звуком и создания музыкальных проектов на Arduino также существует ряд специализированных шилдов:
MP3 Shield
Позволяет воспроизводить MP3 файлы с SD карты. Имеет аудиовыход для подключения динамиков или наушников. Часто используется для создания музыкальных плееров и звуковых эффектов.
Music Shield
Предназначен для синтеза музыки. Обычно имеет MIDI-интерфейс и может генерировать звук различных инструментов. Применяется для создания электронных музыкальных инструментов.
Voice Recognition Shield
Позволяет распознавать голосовые команды. Имеет встроенный микрофон и систему обработки звука. Используется для голосового управления устройствами.
Audio Shield
Универсальный шилд для работы со звуком. Обычно имеет входы и выходы для подключения микрофона и динамиков, а также цифровой аудиопроцессор. Подходит для различных аудиопроектов.
С помощью этих шилдов можно легко добавить звуковые возможности в проекты на Arduino без глубоких знаний в области обработки звука.
Шилды для хранения и обработки данных
Для проектов, требующих хранения и обработки больших объемов данных, существуют специальные шилды:
SD Card Shield
Позволяет работать с SD и microSD картами памяти. Используется для хранения данных, логирования, воспроизведения медиафайлов. Незаменим в проектах, где требуется большой объем памяти.
Data Logging Shield
Предназначен для сбора и записи данных. Обычно включает часы реального времени и слот для SD карты. Идеален для создания систем мониторинга и регистрации данных.
EEPROM Shield
Добавляет дополнительную энергонезависимую память EEPROM. Используется для хранения настроек и данных, которые должны сохраняться при отключении питания.
FPGA Shield
Содержит программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС). Позволяет реализовать сложные алгоритмы обработки данных на аппаратном уровне, значительно ускоряя работу.
Эти шилды расширяют возможности Arduino по хранению и обработке данных, позволяя создавать более сложные и функциональные устройства.
Шилды для работы с электрическими сетями
Для проектов, связанных с управлением электропитанием и работой с электрическими сетями, разработаны специальные шилды:
Relay Shield
Содержит несколько релейных модулей, позволяющих управлять мощной нагрузкой. Используется для включения/выключения бытовых приборов, освещения, электродвигателей.
Power Shield
Обеспечивает стабильное питание Arduino и подключенных устройств. Часто имеет возможность работы от аккумулятора. Применяется в проектах, требующих надежного и бесперебойного питания.
Energy Monitoring Shield
Позволяет измерять параметры электросети — напряжение, ток, мощность. Используется для создания систем мониторинга энергопотребления и «умных» счетчиков.
Triac Shield
Содержит симисторные модули для управления переменным током. Применяется для плавной регулировки яркости освещения, скорости электродвигателей переменного тока.
Эти шилды позволяют Arduino взаимодействовать с силовой электроникой и создавать системы управления электропитанием.
Выбор оптимального шилда для проекта
При выборе шилда для конкретного проекта на Arduino следует учитывать несколько ключевых факторов:
Функциональность
Определите, какие именно возможности требуются вашему проекту. Выбирайте шилд, который наилучшим образом соответствует этим требованиям.
Совместимость
Убедитесь, что выбранный шилд совместим с вашей моделью Arduino. Некоторые шилды могут работать только с определенными версиями плат.
Стоимость
Сравните цены на различные шилды с аналогичной функциональностью. Иногда может быть выгоднее собрать необходимую схему из отдельных компонентов.
Размер
Учитывайте габариты шилда, особенно если планируете использовать несколько шилдов одновременно или размещать устройство в ограниченном пространстве.
Документация и поддержка
Проверьте наличие подробной документации, примеров кода и активного сообщества пользователей. Это поможет в освоении и использовании шилда.
Правильно подобранный шилд может значительно упростить разработку проекта и сэкономить время на реализацию необходимого функционала.
Сенсорный шилд для Arduino Uno V5.0
1 000 тг
47 в наличии
Количество
Артикул: 0301004 Категория: Платы расширения
- Описание
- Характеристики
- Габариты
Сенсорный Shield v5.0 позволяет удобно производить подключение различных датчиков через трехконтактный разъем земля-питание-сигнал. Также отдельно выведены сигналы интерфейса I2C, UART и множество других.
Плата расширения питается как от микроконтроллера Arduino, так и от внешнего источника питания. При подаче напряжения загорается индикатор. Плату расширения можно перевести в режим питания от внешнего источника, для этого нужно установить перемычку на контакты, обозначенные SEL.
Схема расположения выводов Arduino Sensor Shield V5. 0
Характеристики
SD card interface | предназначен для подключения модуля карты памяти, первый выход имеет обозначение «+», остальные по порядку ( VCC, GND, D11, D10, D13, D12). Это полезно для подключения карты памяти, на которую будет записываться работа устройства, показания сенсоров. |
---|---|
Ultrasonic interface | предназначен для подключения ультразвукового датчика. Он обозначается на плате буквами URF01, первый вывод обозначается «+», остальные по порядку (VCC, A0, A1, GND). Ультразвуковой датчик используется на автомобиле для определения расстояния до препятствий. |
Power interface | предназначен для подключения внешнего питания. Напряжение внешнего питания должно быть 5 В. Дополнительное питание необходимо в случае, когда на шилд подключено много периферийных модулей. |
Analog IO ports | (интерфейс контактов, которые могут работать как вход или выход) обозначаются A0, A1, A2, A3, A4, A5 и имеют по три контакта, обозначенных V (питание), G (минус), S (сигнал). Всего шесть выходов. |
Digital IO ports | (интерфейс цифровых контактов) они могут работать как вход и выход. Обозначены 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, GND, AREF. Каждый порт имеет по три контакта, обозначенных VCC, GND, Signal. Вывод AREF – это опорное напряжение для аналоговых входов. Всего колодка цифровых выходов позволяет подключить 16 устройств. |
I2C ( IIC) port | предназначен для связи интегральных схем, он же является последовательной шиной. Имеет четыре контакта, обозначенных SCL (Serial Clock), SDA (Serial Data), «-», «+». Благодаря этому порту появляется возможность подключать дополнительный микроконтроллер и производить с ним обмен данными. |
RS232 interface | (последовательная шина COM порта) можно передавать данные на компьютер через USB порт. Интерфейс имеет четыре контакта TX, RX, «-», «+» |
LCD parallel port | (параллельный порт ЖК-дисплея) имеет 14 контактов. |
LSD serial port | ( последовательный порт подключения ЖК-дисплея) имеет 6 контактов |
Вес | 20 г |
---|---|
Размеры | 57 x 57 x 20 мм |
Возможно Вас также заинтересует…
Модуль RGB-светодиода
240 тг В корзинуСенсорный шилд для Arduino Mega
1 750 тг В корзину[Аналог] Arduino Uno R3
7 900 тг В корзину
обзор популярных схем Arduino Shield
Вначале стоит понять, о чем вообще пойдет речь, а вернее о том, что такое в сущности Arduino и при чем тут shield (в переводе с английского – щит).
Содержание
- Назначение устройства
- Gprs shield от «Амперки»
- Шилд хранения файлов
- Shield, управляющий мощной нагрузкой
- Двигатели и Ардуино
- Питание
- Сеть
- Интерфейс с человеком
- Шилды, изменяющие модель контроллера
- Объединяющий шилд
- Дополнительные возможности
Назначение устройства
Ардуино – во всех его модификациях UNO, NANO, MEGA и прочих – достаточно сложный контроллер по своим возможностям, скорее напоминающий полноценный компьютер. Arduino UNO
Его основное предназначение заключено в программном управлении различными пользовательскими устройствами, зачастую выпускаемыми непрофессионалами для нестандартных применений. Сюда можно отнести и различные системы контроля теплиц, отопления, безопасности, освещения, полива и прочих устройств, для которых продаваемые сборки или слишком дороги, или не обеспечивают требуемых возможностей в общем.
В своей основе, Ардуино – универсальный контроллер, в возможностях которого множество функций, выполняющих не только подачу управляющих сигналов, но и обработку обратной связи от датчиков, с использованием программного обеспечения, написанного начинающими или опытными специалистами. Сборка Arduino с несколькими shield
Что касается Arduino Shield, – они представляют собой дополнительные платы расширения, зачастую размещаемые на основную самого контроллера и совместимые с ним контактно.
В своей общности их очень много, для обеспечения различных дополнительных функций. Они применяются в плане предоставления возможностей связи, взаимодействия с сенсорами, управляемыми устройствами или попросту расширяют возможности самого Ардуино.
Конечно, кроме шилдов существуют и отдельно выпускаемые расширяющие модули, но зачастую их подключение к основной плате достаточно неудобно, оно производится проводами напрямую от их контактных площадок.
В отличие от такой конструкции, компоненты — шилды обладают правильным расположением входов, которые совпадают с аналогичными на основной плате. К тому же, в обязательном порядке предусмотрены крепления, дающие возможность совмещать один компонент над другим. В свою очередь, общая разводка позволяет подключать следующий shield выше предыдущего, создавая своеобразное комплексное устройство.
Попросту говоря, подключение шилдов ардуино выполняется методом своеобразного бутерброда, когда следующий вставляется в предыдущий. При этом снизу всей конструкции находится сам микроконтроллер.
Рассмотрим наиболее популярные схемы шилдов Ардуино.
Gprs shield от «Амперки»
GPRS ShieldУстанавливается шилд на Ардуино и работает с ней в комплексе. Плата оснащена разъемом сим-карты, местом установки аккумулятора CR1225 для часов реального времени и точкой подключения съемной антенны GSM связи. Последнюю можно позже заменить на более мощную.
Основное предназначение у платы – соединение Ардуино с пользователем посредством сотовой связи.
Шилд хранения файлов
Вопрос хранения данных всегда важен, особенно в системах их обработки. Ниже представлен большой брат более простой модели, позволяющий размещать его плату в сам стек устройств Ардуино.
Основная направленность шилда – обеспечивать интерфейс между контроллером и SD картой хранения данных. Запись и чтение устройством поддерживается в распространенных файловых системах FAT12 и FAT32.
Шилд хранения файловМладшая модель представлена модулем, но обе они достаточно легки к повторению благодаря своей простой конструкции. Младшая модель и ее схема
Shield, управляющий мощной нагрузкой
Конечно, требовательность коммутируемых устройств здесь не превышает 220В при 5А постоянного тока, но можно подключить к выходам магнитные пускатели, с помощью которых уже управлять гораздо более мощным оборудованием. Shield, управляющий мощной нагрузкой
Понимание принципов платы расширения и управляющих сигналов Arduino можно определить по схеме устройства:
К сожалению, описанное устройство не может коммутировать сети переменного тока. Для этого используется посредник, подключаемый далее – ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino. Это семисторный вид шилдов Arduino на 8 каналов. Благодаря ему микроконтроллер может управлять шинами переменного тока. ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino
Двигатели и Ардуино
Одной из ниш применения микроконтроллеров всегда были роботизированные приборы, для которых обязательно нужны драйверы, управляющие двигателями.
В нише Ардуино разработан целый класс таких устройств, предназначенных для установки в качестве шилда, с целью прямого контактного подключения двигателей. Примером может служить Motor Shield, предназначенный для контроля четырех фазовых моторов постоянного тока или пары шаговых. Motor Shield
Основа устройства – две мостовых микросхемы L293, контактные группы портов которых в точках подключения к Ардуино демонстрируются далее: Схема подключения Motor Shield
В верхнем левом углу можно видеть входы группы контроля, в которые поступает плюс, минус и управляющий сигнал. Где помечено стрелкой, обычно размещается перемычка, указывающая устройству, откуда оно берет энергию – от самой Ардуино или внешнего питания. Обычно в схеме используется напряжение 5В.
Для применения шилда с 4-мя фазовыми двигателями выполняется немного другой их монтаж с этой платой: Подключение фазовых двигателей к Motor Shield
Основная библиотека для управления – AFMotor.
Есть вариант исполнения от российского изготовителя. Его основное отличие – только одна мостовая L298, что соответственно уменьшает возможности устройства. Коммутация выполняется или одного шагового двигателя, или двух фазовых.
Плюсом можно назвать их поддерживаемую мощность – в параллельном режиме доступно питать 4-амперный мотор, рассчитанный на работу от 24В. Шилд управления двигателями от Амперки
Это еще не все, что относится к контролю моторов. Часто применяются роботизированные сборки, в которых намного больше, чем пара двигателей. Для них соответственно требуется много серво-шилдов. Большое их количество вполне заменит универсальный Multi Servo Shield. Его схема подключения: Multi Servo Shield
Конечно, устройство не блещет мощностью подключаемых моторов, но его плюс в их количестве. Можно использовать аж 24 штуки.
Питание
Важным вопросом для Atmega, как, впрочем, и любого микрокомпьютера, служит питание. Существуют шилды, обеспечивающие его бесперебойность в случае утраты внешнего источника: Power Shield
Функция выполняется схемой с литий-ионным аккумулятором, размещаемым на своей плате в общий стек Ардуино. Обеспечивается полный автоматизированный контроль поступления внешнего напряжения и поддержка всей сборки в рабочем состоянии в случае его отсутствия.
Сеть
Не оставлен без внимания и вопрос внешних коммуникаций. Шилды этого типа зачастую поставляются вместе с разъемами чтения SD-card.
Самым простым из существующих на текущий момент считается W5100, более продвинутый – W5500. Последний обладает лучшей оптимизацией в плане быстродействия и энергосбережения. Основное предназначение обоих – связь посредством кабельных UDP сетей по протоколу TCP/IP. W5100 и W5500
Есть у этих плат и младший брат для соединения с Arduino NANO. Но он изготавливается в виде модуля, а не шилда, и лишен разъема для SD-card. Модуль LAN
Не забыты и беспроводные коммуникации по WIFI. К примеру, ниже представлен официальный шилд, использующий 802.11b/g соединения.
Как видно по фотографии, на схеме кроме разъема для SD-карт присутствует и мини-USB, через который можно производить обновление ПО самого устройства, в основе своей – микроконтроллера связи. WIFI Shield
Интерфейс с человеком
Самое главное для любого компьютера – обеспечивать интерфейс с человеком. Здесь есть целый комплекс шилдов, от экрана с несколькими управляющими клавишами до системы распознавания голоса. Последняя представлена ниже: EasyVR Shield 3.0
Среди функций шилда не только контроль произносимого человеком, но и воспроизведение определенного текста, записанного в память устройства. Очень удобная возможность для организации своеобразного голосового диалога с Ардуино.
Конечно, говорить мало, нужно еще и видеть, что происходит. Здесь поможет LCD Keypad shield – шилд, обладающий двухстрочным экраном на 16 символов в каждой строке. Кроме отображения информации на его плате расположено несколько клавиш, позволяющих отдавать команды их нажатием контроллеру. LCD Keyboard Shield
Конечно, эта модель не единственная. В ее классе множество устройств. Для конкретно названой, из технических данных можно сообщить, что она использует для своей работы множество портов Ардуино. Распиновка платы с описанием входов:
Используемая библиотека для работы с дисплеем – LiquidCrystal.
Шилды, изменяющие модель контроллера
Конечно, здесь речь идет не о наращивании мощности, а об увеличении размера платы под следующий вид модели и соответствующее количество контактов.
Хорошим примером может послужить Nano Uno shield, превращающий Ардуино НАНО в УНО. Nano Uno Shield
Объединяющий шилд
Существует целый класс плат, которые обладают возможностями объединения многих других, выводя выходы их на одну. Характерный представитель – Arduino Sensor Shield. Чего только на нем не присутствует – порты COM, I2C, 6 цифровых и 12 аналоговых, коннектор LCD двух видов, возможность присоединения Bluetooth, радио модуля, и ридера SD. Arduino Sensor Shield
Дополнительные возможности
В конце хотелось бы вспомнить Arduino More-Core Shield. Очень своеобразная вещь, в своей основе – дополнительный микроконтроллер, расширяющий возможности центрального с использованием процессора ATMega328. Этакое второе ядро системы, причем количество их можно наращивать, подключая колодки в общий стек. Стопка подключенных Arduino More-Core Shield
Перечислены, конечно, далеко не все виды и типы шилдов, рассказано было только о наиболее известных из них.
Главный плюс оборудования такого типа – низкая цена приобретения и владения, при глобальности предоставляемых возможностей. Даже начинающий специалист, пользуясь модулями и шилдами Ардуино, способен создать любое устройство, которое полностью покроет все его запросы.
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- ‽
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Светодиод — прозрачный общий катод RGB (25 шт.)
В наличии COM-09853
21,9 $5 $17,56
Избранное Любимый 7
Список желаний
Чехол для камеры Raspberry Pi — прозрачный пластик
В наличии ПРТ-12845
6,95 $ 4,17 доллара США
Избранное Любимый 5
Список желаний
Тройной светодиод высокой мощности RGB
В наличии КОМ-15200
Избранное Любимый 13
Список желаний
Зубчатые зажимы Gator — анодированный алюминий
В наличии ТОЛ-18461
60,00 $
Избранное Любимый 1
Список желаний
Все OpenMV в одном месте
16 июня 2020 г.
На прошлой неделе мы выпустили несколько дополнительных продуктов для поддержки вашей камеры OpenMV H7!
Избранное Любимый 0
Знакомство с NVIDIA Jetson Nano 2GB
7 октября 2020 г.
Обзор и практический обзор недавно анонсированного Jetson Nano 2GB
Избранное Любимый 1
Датчик уровня топлива LiPo (MAX1704X) Руководство по подключению
23 февраля 2023 г.
Следите за своей батареей LiPo с помощью указателя уровня заряда LiPo! В этом уроке мы будем использовать MAX17043 и MAX17048 для мониторинга одноэлементной батареи LiPo через последовательный монитор Arduino. Мы также подключим дисплей для просмотра вывода без необходимости подключения микроконтроллера к компьютеру.
Избранное Любимый 0
- Электроника SparkFun®
- 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
- Настольный сайт
- Ваш счет
- Авторизоваться
- регистр
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- Это не луна!
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
USB-кабель OTG — гнездо A — Micro A — 4 дюйма
В наличии CAB-11604
4
Избранное Любимый 9
Список желаний
Оборудование Luxonis Oak-1 DepthAI
В наличии SEN-17769
160,50 $
2
Избранное Любимый 11
Список желаний
МИКРОЭ ПРОФЕТ Клик — 10А
Нет в наличии ПРТ-19115
16,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
МИКРОЕ EnOcean 2 Нажмите
Нет в наличии WRL-20292
39,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Пакеты Смола; Большая сила
29 октября 2021 г.
Сегодня у нас есть множество новых продуктов, и большинство из них представляют собой миниатюрные версии популярных периферийных устройств.
Избранное Любимый 0
9Конференция 0014 OpenTapeout уже на этих выходных!3 ноября 2021 г.
В эти выходные пройдет бесплатная онлайн-конференция, на которой вы сможете узнать все о текущем состоянии инструментов проектирования ASIC с открытым исходным кодом.
Избранное Любимый 0
Дифференциальный векторный указатель GPS
31 мая 2016 г.
Используйте GPS, чтобы два объекта, база и цель, были направлены друг на друга. Это можно использовать для наведения направленной антенны (или, в случае этого проекта, лазера) с одного объекта на другой объект на расстоянии, которое ограничено только вашей способностью предоставить базовой станции GPS-местоположение цели.