Все, что необходимо знать о выборе, проектировании и использовании плат расширения Arduino
Если вы только начинаете работать с электроникой, то, скорее всего, постепенно погружаетесь в мир Arduino. Хороший выбор! Arduino - это крупнейшая открытая электронная платформа, позволяющая начинающим инженерам с легкостью изучать электронику, аппаратное и программное обеспечение на одной площадке. И по мере того как вы погружаетесь в этот мир, ваше желание выйти за пределы простых стандартных плат Arduino Uno и узнать новые возможности - беспроводные связи, моторы, аудио модули, дисплеи и многое другое – будет становиться все сильнее. Добавление всех этих модных примочек стало возможным с помощью плат расширения Arduino. Впервые слышите об этом? Тогда читайте дальше и узнаете больше.
Запустите ваши проекты
С помощью обыкновенной платы Arduino Uno вы будете легко работать с микроконтроллерами и это только начало. Вы получите удовольствие от одновременного использования макетов электронных схем и Arduino Uno. В конце концов, вам захочется попробовать нечто большее, чем стандартные платы и погрузиться в огромный мир электроники.
И тогда в игру вступают платы расширения Arduino. Это крошечные печатные платы, очень похожие на Arduino Uno, которые располагаются поверх вашей платы Arduino и увеличивают ее функции и возможности. Хотите узнать объем влаги в растениях и передать данные на свой телефон? Платы расширения Arduino позволят вам сделать это. Или, возможно, у вас есть робот, которым вы хотите управлять через Wi-Fi? И в этом случае вам понадобятся платы расширения Arduino. Они имеют множество достоинств, например:
Вы можете их штабелировать. Соедините несколько плат расширения вместе для создания уникального модуля Arduino, который будет полностью соответствовать вашему проекту. Может быть, вам требуется беспроводное соединение, GPS и аудио сигнал в одном комплекте? Объедините эти платы вместе, и у вас будет целостная система.
Они просты в применении. Большинство таких плат поставляется с библиотекой примеров, так что вам будет понятно, как именно их использовать. Обратите внимание на эти справочники, в них вы найдете множество примеров кодов, которые вы сможете модифицировать, соединить и сделать нечто выдающееся.
Они недорогие. Как и стандартные Arduino Uno, большинство плат расширения относительно недорогие. Например, для оснащения платы Arduino функцией беспроводной связи, вам понадобится плата расширения Xbee, которая обойдется всего в 15 долларов. Это отличная цена за ту функциональность, которую вы получаете.
Так как же работает это волшебное штабелирование плат расширения Arduino? Взгляните на свою плату Arduino Uno, вы увидите, что на ней расположены два ряда разъемов, которые принимают контакты или соединители, вставленные в них. Платы расширения включают в себя контакты, которые подключаются к разъемам вашей платы Uno. В зависимости от того, какую плату расширения вы приобретаете, она, скорее всего, будет иметь еще один набор разъемов, позволяющих добавить плату сверху.
Вы можете стать немного сумасшедшим, когда вы
объедините кучу модулей Arduino вместе. (картинка сверху)
На что обращать внимание при покупке платы расширения
Итак, вы решили, что хотите, добавить в ваш продукт некоторые новые функции с помощью платы расширения, отлично! Прежде чем вы определитесь с выбором, обратите внимание на следующие рекомендации:
Требуется ли пайка?
Многие платы расширения продаются в наборе и для подключения разъемов к печатной плат требуется ручная пайка. Некоторые производители предлагают такие платы полностью собранными. Какой вариант выберете вы, на самом деле будет зависеть только от ваших личных предпочтений. Хотите принять вызов и научиться паять? Тогда подумайте о том, чтобы взять такой набор. На самом деле это довольно просто.
Совпадает ли аппаратное и программное обеспечение?
Как и сами платы Arduino, платы расширения проходят через итерации и аппаратные обновления. Это означает, что каждая версия аппаратного обеспечения имеет отдельную библиотеку кода. Если вы приобрели плату расширения и столкнулись с некоторыми проблемами кода, убедитесь, что вы используете правильную библиотеку для вашей версии оборудования.
Имеется ли соответствующая документация?
Большинство плат расширения Arduino поставляются с руководством пользователя и библиотекой примеров для того, чтобы вы могли сразу начать работу, но все же не каждая. Если вы впервые приобретаете подобную плату, мы рекомендуем заранее уточнить у продавца, какая документация прилагается, и насколько она информативна. Иначе перед вами будет продукт, который вы не будете знать, как использовать.
Штабелируется ли она?
Как и большинство пользователей Arduino, вы, скорее всего, будете штабелировать несколько плат расширения друг на друга. В этом случае вам необходимо удостовериться в том, что конкретные платы подходят для этого. Некоторые из них могут иметь новые контактные разъемы сверху, а некоторые - нет. Это потребует от вас тщательного планирования, предварительного сбора плат на макете для того, чтобы быть уверенными в том, что все будет работать.
Совпадает ли распиновка?
В зависимости от того, какую плату расширения Arduino вы приобретаете, количество контактов может соответствовать или нет разъемам на вашем Arduino. Это может стать проблемой для вас, а может, и нет. Если все контакты платы расширения нуждаются в электрическом соединении с вашей платой Arduino, то это проблема и вам нужно обновить, либо одно, либо другое. Однако некоторые платы расширения могут работать и с неиспользуемыми контактами, поэтому обязательно изучите требования продукта, который вы приобретаете.
Топ 10 плат расширения Arduino
Как только все рекомендации будут учтены, вы можете с уверенностью приобретать необходимую плату расширения Arduino! Предлагаем вашему вниманию Топ 10 плат расширения Arduino, этот список пригодится вам перед покупкой:
Вам необходимо, чтобы ваша плата Arduino могла общаться по беспроводной сети с другими устройствами? Тогда этот выбор для вас. Сама по себе плата расширения Xbee Shield предлагает беспроводную связь, но не Wi-Fi. Но вам повезло: разработан дополнительный модуль XBee Wi-Fi, который вы можете подсоединить к своей плате Xbee Shield для подключения к интернету.
Добавьте немного энергии в ваш проект с
Arduino Xbee Shield. (картинка сверху)
Ethernet Shield
Предпочитаете проводное соединение для доступа платы Arduino в интернет? Тогда рассмотрим следующую плату расширения от Arduino - Ethernet Shield. Это идеальный вариант, если вам нужно, чтобы плата имела независимую связь с вашим компьютером и всемирной сетью. Эта плата расширения также поставляется со слотом для карты памяти microSD, так что вам будет удобно хранить mp3, видео и другие файлы для вашего продукта под рукой.
Подключите Arduino к Интернету с помощью
Arduino Ethernet Shield. (картинка сверху)
Relay Shield
Хотите разработать продукт для домашней автоматизации? Relay Shield - это то, что вам нужно, чтобы начать работу. Эта плата расширения позволяет включать и выключать цепи высокого напряжения, которые содержатся, например, в бытовой технике. Данная плата включает в себя четыре набора реле, которыми можно управлять по отдельности.
Управляйте устройствами с питанием от сети с помощью
релейного щита Arduino. (картинка сверху)
Prototyping Shield
Не готовы оставлять ваш проект надолго? Может быть, вы просто хотите поэкспериментировать с разработкой схем, не используя отдельные макеты. В этом случае попробуйте плату расширения Arduino Protoshield. Как только вы закончите создание прототипа, вы сможете припаять необходимые компоненты, продолжая штабелировать дополнительные платы расширения. Это лучшее, что могло быть.
Быстро делайте прототипы новых схем без макета
с Arduino Proto Shield. (картинка сверху)
LCD Shield
Вам необходимо вывести сообщения платы на экран? Теперь это можно сделать! Эта плата требует только 2 контакта на вашей плате Arduino и предлагает 2 строки текста, каждая из которых может содержать 16 символов.
Вывод сообщений с помощью Arduino LCD Shield. (картинка сверху)
Motor Shield
Хотите создать робота? Тогда вам, вероятно, понадобятся моторы для обеспечения его мобильности. С помощью платы расширения Arduino Motor Shield вы легко добавите в ваш проект, как электродвигатель постоянного тока, так и шаговый двигатель. Данная плата способна управлять до 4 двигателями постоянного тока или 2 шаговыми двигателями одновременно (двигатели в комплект не входят).
Усилитель постоянного тока и серводвигатели с
Arduino Motor Shield. (картинка сверху)
Touchscreen Shield
Кто сказал, что наслаждаться преимуществами сенсорного экрана вы можете только на своем телефоне или планшете? Добавьте его и на плату Arduino! Данная плата расширения поставляется со слотом для карты памяти microSD, так что вы можете просматривать изображения и видео, когда пожелаете. Сам светодиодный дисплей совсем небольшой, с диагональю 2.8” и разрешением 240×320.
Добавьте немного причудливой технологии сенсорного экрана
с Arduino Touch Shield. (картинка сверху)
GSM Shield
Вам необходимо отправлять текстовые сообщения, подключаться к интернету или совершать голосовые звонки? Плата расширения GSM Shield - это то, что вам нужно. Все, что необходимо сделать, - это добавить SIM-карту вашего оператора мобильных услуг и использовать плату так же, как телефон!
Совершайте звонки, отправляйте текстовые сообщения
и подключайтесь к Интернету с помощью Arduino GSM Shield. (картинка сверху)
MP3 Player Shield
Вы когда-нибудь хотели создать свой собственный MP3-плеер для дома или офиса, или, возможно, вам нужен робот, который сможет воспроизводить звуки? Тогда попробуйте плату расширения Arduino MP3 Player Shield. Она поставляется со слотом для карты памяти microSD, что позволит вам хранить и воспроизводить все музыкальные и звуковые файлы.
Воспроизведите музыку и другие интересные звуковые эффекты
с помощью Arduino MP3 Player Shield. (картинка сверху)
Joystick Shield
Вы спроектировали робота, но не знаете, как им управлять? Возьмите плату расширения Arduino Joystick Shield! С помощью этого комплекта вы сможете разместить контроллер поверх платы Arduino. Она включает в себя различные кнопки и аналоговый джойстик для полной свободы перемещения и мобильности.
Легко управляйте своим роботом с помощью джойстика и
направляющих кнопок с помощью Arduino Joystick Shield. (картинка сверху)
Все еще находитесь в поисках нужной вам платы расширения?
Если вы изо всех сил пытаетесь, но никак не можете, найти нужную вам плату расширения среди предложенных, не отчаивайтесь, вы не одиноки. Возможно, пришло время для создания своего собственного продукта. Это может быть прекрасная возможность для объединения ваших знаний в области Arduino и разработки своей первой платы расширения Arduino, и ее создания по своему желанию.
Хорошая новость заключается в том, что начать работу над таким проектом не так уж и сложно. Как только вы определитесь, что именно хотите спроектировать, все, что вам понадобится, - это форм-фактор платы расширения Arduino. К счастью форм-фактор, каждой платы расширения Arduino соответствует стандартным платам Arduino, включая выводы питания и заземления на 8-контактный разъем, аналоговые выводы на 6-контактный разъем, и цифровые выводы на 18-контактный разъем. Эта конфигурация контактов всегда будет одинаковой, в независимости от того, какую плату расширения вы проектируете.
Каждый Arduino Shield будет иметь одинаковый форм-фактор,
все, что вам нужно добавить, это мужество. (картинка сверху)
Еще одна хорошая новость – сотрудники Arduino уже потратили свое время на то, чтобы обеспечить свободный доступ к форм-факторам для их загрузки и использования! Откройте одну из библиотек платформы, представленных ниже, и у вас будет свой собственный контур форм-фактора, и все, о чем вам нужно будет побеспокоиться, - это добавление компонентов. Перед вами варианты мест, где можно получить модель платы расширения Arduino :
Element14 Arduino Library. Если вам просто нужна библиотека различных форм-факторов Arduino и ничего больше, то это специально для вас.
Sparkfun Arduino Library. Эта библиотека включает в себя некоторые стандартные форм-факторы Arduino, а также полный каталог библиотеки Sparkfun. Это одна из самых лучших библиотек, так как она включает в себя множество проектов наиболее используемых компонентов, что делает ее отличным вариантом для экономии времени!
Adafruit Arduino Library. Как и в случае с Sparkfun, эта библиотека от Adafruit включает в себя стандартные шаблоны форм-факторов Arduino для вашего проекта платы расширения наряду с некоторыми другими отличными моделями деталей. Еще одна возможность сэкономить свое время!
Как только вы открыли шаблон форм-фактора, пришло время приступить к проектированию. Специалисты из Open Electronics создали отличное руководство по разработке вашей собственной платы расширения Arduino с помощью системы Eagle CAD.
Это модульный мир
Вполне понятно, почему Arduino является самой популярной общедоступной электронной платформой. Она содержит множество отличных плат, с помощью которых вы можете добавить дополнительную функциональность продукту и не изобретать колесо. Соедините это с тем, что Arduino является достаточно экономичным вариантом, подходящим для каждой крупной операционной системы, при этом предлагающим удобную среду для программирования, и в итоге вы получите рецепт успеха! Независимо от того, только начинаете ли вы заниматься электроникой или уже являетесь профессионалом, платформа Arduino имеет все средства, необходимые для воплощения вашей следующей идеи в жизнь.