Мигать светодиодом и тому подобное — это конечно здорово, но захотелось сделать что-нибудь действительно более-менее стоящее, что можно применить в быту. Наверное самое простое — включать и выключать мощные потребители тока — лампочки, ве нтиляторы, насосы, магнитофоны и т.п. Для этого нам и поможет Реле-Shield. Существуют готовые решения, куча схем в инете. Но приятней сделать своими руками.
Вот. Теперь можно приступать к запайке компонентов. Первым делом перемычки и мелкие элементы (резисторы, диодная сборка, транзисторы).
Самое хлопотное — запайка штырьков-коннекторов.... Но, как-то справился:) Значит и вы сможете. Главное, что бы не было "соплей", "коротышей" и "непропая" :)
Вот несколько фото готового изделия. Скажем так, не выставочный вариант, но все же...
Кстати, снизу видны SMD диоды, стоящие параллельно обмоткам реле. Трансформатор закреплен двумя проволочками.
И заливаем тестовый скейтч:
/*
Test Home made rele Shield (Ghost D. 2012)
Используем цифровые выводы № 7 и №8
*/
void setup() {
//
pinMode(7, OUTPUT);
pinMode(8, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(7, HIGH); // Включаем первое реле
delay(2000); // ждем
digitalWrite(8, HIGH); //Включаем второе реле
delay(2000);
digitalWrite(8, LOW); // Выключаем второе реле
delay(2000);
digitalWrite(7, LOW); // выключаем первое реле
delay(2000); //
}
Наш новый шилд щелкает релюшками. Вуаля!!!
P.S. В моем варианте, в ходе тестирования, достаточно сильно греется трансформатор. То ли на БП (откуда я его выковырял) неверно была указана информация (типа 300 мА), то ли с ним какая-то неприятность...
Не смотря на то, что в интернете много информации по и драйвера A4988 для ЧПУ станка . Я решил собрать все необходимо по данным железкам.
Можно использовать для создания CNC машины (ЧПУ станки) :
- фрезерный станок ;
- 3D-принтер ;
- лазерный гравер .
Что же из себя представляет CNC shield v3:
1
– Кнопка сброса.
2
– Колодки контактов для подключения
внешних драйверов двигателей.
3
– Ось A может дублировать одну из осей
X, Y, Z с помощью дополнительного двигателя
и драйвера или работать автономно
(например
ось A
может быть использована
для двигателя экструдера, в случае
3D-принтера
). Эти колодки контактов
служат для настройки
оси A
. Для дублирования
осей нужно установить джамперы на эти
колодки следующим образом:
Для
автономной работы оси A.
Колодка D12
замыкается для возможности управления
шагом,
колодка D13
замыкается для
возможности управления направлением
вращения. Направление вращение двигателя
меняется путем смены контактов двигателя
или изменение маски в прошивки.
4
– Разъем питания. На плату необходимо
подавать
питание 12 – 36 В
.
5
– Возле каждого слота для подключения
драйвера двигателей имеется колодка
управления микрошагом двигателя. В
зависимости от выставленных перемычек
вы можете добиться вплоть до 1/32 шага на
драйверах DRV8825
и 1/16 шага на драйверах
A4988
. Установки джамперов для управления
шагом или микрошагом для
драйвера
A4988
показаны в таблице.
|
MS1 |
MS2 |
MS3 |
Разрешение микрошага |
|
Полный шаг |
|||
6 – Колодки для подключения биполярного шагового двигателя (на 4 провода).
Как
подобрать шаговый двигатель и как
подключить шаговик с выводами больше
4 расазываю вот в предыдущей статье:
7
– Колодка контактов для интерфейсов
UART и I2C:
- Контакты UART: RX, TX, 5V, 3V3;
- Контакты I2C: SCL, SDA, GND, RST.
8
– Колодка контактов для подключения 3
концевиков.
9
– Колодка для подключения
контактов:
- Включения шпинделя (SpnEn);
- Направления шпинделя (SpnDir);
- Включения подачи охлаждения (CoolEn);
10 – Колодка для подключения контактов:
Внимание!!! С прошивки GBRL 9.0i были поменяны местами Z-Max (D12) и Spn_EN (D11).
Сейчас шпиндель подключается к D11, который является ШИМ портом. Для управлять оборотами шпинделя через ШИМ.
Теперь, если вы желаете подключить концевик Z_Max, то его необходимо подключить в Spn_EN, а включение шпинделя необходимо подключать в Z+.
Характеристики драйвера A4988:
- напряжения питания: от 8 до 35 В;
- возможность установки шага: от 1 до 1/16 от максимального шага;
- напряжение логики: 3-5.5 В;
- защита от перегрева;
- максимальный ток на фазу: 1 А без радиатора, 2 А с радиатором;
- расстояние между рядами ножек: 12 мм;
- размер платы: 20 х 15 мм;
- габариты драйвера: 20 х 15 х 10 мм;
- габариты радиатора: 9 х 5 х 9 мм;
- вес с радиатором: 3 г;
- вес без радиатора: 2 г.
Краткое описание драйвера A4988
Плата создана на базе микросхемы A4988 компании Allegro - драйвера биполярного шагового двигателя. Особенностями A4988 являются регулируемый ток, защита от перегрузки и перегрева, драйвер также имеет пять вариантов микрошага (вплоть до 1/16-шага). Он работает от напряжения 8 - 35 В и может обеспечить ток до 1 А на фазу без радиатора и дополнительного охлаждения (дополнительное охлаждение необходимо при подаче тока в 2 A на каждую обмотку).
Это основные характеристики железа для моего ЧПУ. В следующем видео сниму подключение 4 шаговых двигателей. Установлю кнопки. И попробуем работу электроники на столе. Сделаю пуск,чтобы убедиться что все правильно подключено и все работает без нагрузки. Это поможет нам при установке электроники на станок.
Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в
Одним из ключевых преимуществ платформы Arduino является популярность. Популярную платформу активно поддерживают производители электронных устройств, выпускающие специальные версии различных плат, расширяющих базовую функциональность контроллера. Такие платы, совершенно логично называемые платами расширения (другое название: arduino shield, шилд), служат для выполнения самых разнообразных задач и могут существенно упростить жизнь ардуинщика. В этой статье мы узнаем, что такое плата расширения Arduino и как ее можно использовать для работы с разнообразными устройствами Arduino: двигателями (шилды драйверов двигателей), LCD-экранами (шилды LCD), SD-картами (data logger), датчиками (sensor shield) и множеством других.
Давайте сперва разберемся в терминах. Плата расширения Ардуино – это законченное устройство, предназначенное для выполнения определенных функций и подключаемое к основному контроллеру с помощью стандартных разъемов. Другое популярное название платы расширения – англоязычное Arduino shield или просто шилд. На плате расширения установлены все необходимые электронные компоненты, а взаимодействие с микроконтроллером и другими элементами основной платы происходят через стандартные пины ардуино. Чаще всего питание на шилд тоже подается с основной платы arduino, хотя во многих случаях есть возможность запитки с других источников. В любом шилде остаются несколько свободных пинов, которые вы можете использовать по своему усмотрению, подключив к ним любые другие компоненты.
Англоязычное слово Shield переводится как щит, экран, ширма. В нашем контексте его следует понимать как нечто, покрывающее плату контроллера, создающего дополнительный слой устройства, ширму, за которой скрываются различные элементы.
Зачем нужны шилды arduino?
Все очень просто: 1) для того, чтобы мы экономили время, и 2) кто-то смог заработать на этом. Зачем тратить время, проектируя, размещая, припаивая и отлаживая то, что можно взять уже в собранном варианте, сразу начав использовать? Хорошо продуманные и собранные на качественном оборудовании платы расширения, как правило, более надежны и занимают меньше места в конечном устройстве. Это не значит, что нужно полностью отказываться от самостоятельной сборки и не нужно разбираться в принципе действия тех или иных элементов. Ведь настоящий инженер всегда старается понять, как работает то, что он использует. Но мы сможем делать более сложные устройства, если не будем каждый раз изобретать велосипед, а сосредоточим свое внимание на том, что до нас еще мало кто решал.
Естественно, за возможности приходится платить. Практически всегда стоимость конечного шилда будет выше цены отдельных комплектующих, всегда можно сделать аналогичный вариант подешевле. Но тут уже решать вам, насколько критично для вас потраченные время или деньги. С учетом посильной помощи китайской промышленности, стоимость плат постоянно снижается, поэтому чаще всего выбор делается в пользу использования готовых устройств.
Наиболее популярным примерами шилдов являются платы расширения для работы с датчиками, двигателями, LCD-экранами, SD-картами, сетевые и GPS-шилды, шилды со встроенными реле для подключения к нагрузке.
Подключение Arduino Shields
Для подключения шилда нужно просто аккуратно «надеть» его на основную плату. Обычно контакты шилда типа гребенки (папа) легко вставляются в разъемы платы ардуино. В некоторых случаях требуется аккуратно подправить штырки, если сама плата спаяна неаккуратно. Тут главное действовать аккуратно и не прилагаться излишней силы.
Как правило, шилд предназначен для вполне конкретной версии контроллера, хотя, например, многие шилды для Arduino Uno вполне нормально работают с платами Arduino Mega. Распиновка контактов на меге выполнена так, что первые 14 цифровых контактов и контакты с противоположной стороны платы совпадают с расположением контактов на UNO, поэтому в нее легко становится шилд от ардуино.
Программирование Arduino Shield
Программирование схемы с платой расширения не отличается от обычного программирования ардуино, ведь с точки зрения контроллера мы просто подключили наши устрйоства к его обычным пинам. В скетче нужно указывать те пины, которые соединены в шилде с соответствующими контактами на плате. Как правило, производитель указывает соответствие пинов на самом шилде или в отдельной инструкции по подключению. Если вы скачаете скетчи, рекомендованные самим производителем платы, то даже это делать не понадобится.
Чтение или запись сигналов шилдов производится тоже обычным методом: с помощью функций , и других, привычных любому ардуинщику команд. В некоторых случаях возможны коллизии, когда вы привыкли к оной схеме соединения, а производитель выбрал другую (например, вы подтягивали кнопку к земле, а на шилде – к питанию). Тут нужно быть просто внимательным.
Как правило, эта плата расширения идет в наборах ардуино и поэтому именно с ней ардуинщики встречаются чаще всего. Шилд достаточно прост – его основная задача предоставить более удобные варианты подключения к плате Arduino. Это осуществляется за счет дополнительных разъемов питания и земли, выведенных на плату к каждому из аналоговых и цифровых пинов. Также на плате можно найти разъемы для подключения внешнего источника питания (для переключения нужно установить перемычки), светодиод и кнопка перезапуска. Варианты шилда и примеры использования можно найти на иллюстрациях.
Существует несколько версий сенсорной платы расширения. Все они отличаются количеством и видом разъемов. Наиболее популярными сегодня являются версии Sensor Shield v4 и v5.
Данный шилд ардуино очень важен в робототехнических проектах, т.к. позволяет подключать к плате Arduino сразу обычный и серво двигатели. Основная задача шилда – обеспечить управление устройствами потребляющими достаточно высокий для обычной платы ардуино ток. Дополнительным возможностями платы является функция управления мощностью мотора (с помощью ШИМ) и изменения направления вращения. Существует множество разновидностей плат motor shield. Общим для всех них является наличие в схеме мощного транзистора, через который подключается внешняя нагрузка, теплоотводящих элементов (как правило, радиатора), схемы для подключения внешнего питания, разъемов для подключения двигателей и пины для подключения к ардуино.
Организация работы с сетью – одна из самых важных задач в современных проектах. Для подключения к локальной сети через Ethernet существует соответствующая плата расширения.
Платы расширения для прототипирования
Эти платы достаточно просты – на них расположены контактные площадки для монтажа элементов, выведена кнопка сброса и есть возможность подключения внешнего питания. Предназначение данных шилдов – повысить компактность устройства, когда все необходимые компоненты располагаются сразу над основной платой.
Arduino LCD shield и tft shield
Данный тип шилдов используется для работы с LCD-экранами в ардуино. Как известно, подключение даже самого простого 2-строчного текстового экрана далеко не тривиальная задача: требуется правильно подключить сразу 6 контактов экрана, не считая питания. Гораздо проще вставить готовый модуль в плату ардуино и просто загрузить соответствующий скетч. В популярном LCD Keypad Shield на плату сразу заведены от 4 до 8 кнопок, что позволяет срзау организовать и внешний интерфейс для пользователя устройства. TFT Shield также помогает
Arduino Data Logger Shield
Еще одна задача, которую достаточно трудно реализовывать самостоятельно в своих изделиях – это сохранение данных, полученных с датчиков, с привязкой по времени. Готовый шилд позволяет не только сохранить данные и получать время со встроенных часов, но и подключить датчики в удобном виде путем пайки или на монтажной плате.
Краткое резюме
В этой статье мы с вами рассмотрели только небольшую часть огромного ассортимента всевозможных устройств, расширяющих функциональность ардуино. Платы расширения позволяют сосредоточиться на самом главном – логике вашей программы. Создатели шилдов предусмотрели правильный и надежный монтаж, необходимый режим питания. Все, что вам остается, это найти нужную плату, используя заветное английское слово shield, подключить ее к ардуино и загрузить скетч. Обычно любое программирование шилда заключается в выполнении простых действий по переименованию внутренних переменных уже готовой программы. В итоге мы получаем удобство в использовании и подключении, а также быстроту сборки готовых устройств или прототипов.
Минусом использования плат расширения можно назвать их стоимость и возможный потери эффективности из-за универсальности шилдов, лежащей в их природе. Для вашей узкой задачи или конечного устройства все функции шилда могут быть не нужны. В таком случае стоит использовать шилд только на этапе макетирования и тестирования, а при создании финального варианта своего устройства задуматься о замене конструкцией с собственной схемой и типом компоновки. Решать вам, все возможности для правильного выбора у вас есть.
И программирования. Он призван заменить громоздкие аналоговые устройства или микросхемы и идеально подойдет в качестве подарка всем радиолюбителям.
Arduino: высокотехнологичный конструктор
"Ардуино" представляет собой плату на микроконтроллерах с множеством контактов и собственным процессором. Плата является основой, к которой можно подключать довольно большое количество так называемых шилдов (от англ. shield — щит), расширяющих функциональность платы. Используется она в системах автоматизации процессов, но может также запросто применяться и в робототехнике. Областей деятельности платы "Ардуино" очень много. Но популярность она получила среди радиолюбителей именно как недорогой, но простой и очень многофункциональный конструктор.
Заставить "Ардуино" работать как нужно можно с помощью программирования. Процесс этот легок, и с ним справится даже новичок. А если пользователь обладает навыками языка С++, то запрограммировать плату получится очень просто и быстро.
Главным плюсом платы является возможность присоединения к ней неограниченного количества периферийных устройств, тем самым можно добиться максимальной автоматизации работы. Кроме того, если у новичка что-нибудь не будет получаться, это не беда. В сети существует огромное количество сообществ с массой информации и инструкций по программированию и подключению. радиолюбителей - это замечательный выбор.
Следует отметить, что конструктор работает на свободном программном обеспечении (например, специальный дистрибутив Linux), поэтому доплачивать за ОС и софт не придется.
Работа с shield-платами (шилдами)
Как уже говорилось выше, функциональность устройства повышается с помощью специальных плат — шилдов. Это готовые платы для управления тем или иным процессом. Шилды присоединяются с помощью разъемов - пинов. Диапазон процессов, которыми можно управлять с помощью шилдов весьма велик: от передачи данных по Ethernet до управления электродвигателями. Систему контроля процессов с помощью шилдов можно собрать своими руками. "Ардуино" лишь распределяет прописанную в программе роль того или иного внешнего устройства, а непосредственно работают уже сами платы расширения.
Бывают случаи, когда нужно записать в память некие данные (например, точки GPS). Сам "Ардуино" сделать этого не может, так как в нем отсутствует накопитель памяти. Вот здесь и пригодится шилд, добавляющий возможность использования карт micro-SD объемом до 64 Гбайт.
Как ни странно, но шилды даже можно создавать самому. Например, простенький LCD-шилд. Взять экран от калькулятора или старого пейджера и присоединить к пинам платы. Конечно, еще придется прописать программу, чтобы "Ардуино" выводил изображение на экран. И все, самодельный шилд готов.
Программирование "Ардуино"
Программы для "Ардуино" пишутся на языке Wired. Этот язык во многом схож с С++. Однако даже если у вас нет навыков программирования, то разобраться с Wired все равно не составит труда. На форумах, посвященных "Ардуино", программы для него называются «скетчами». Даже если самому программировать лень или не получается, можно найти огромное количество готовых скетчей.
Для каждого скетча требуется свой набор библиотек. Их также можно поискать на форумах по "Ардуино". Для начинающих существует очень неплохое справочное пособие с пошаговыми инструкциями написания скетчей для того или иного процесса.
Создание шилдов для "Ардуино" своими руками
Покупать шилды для "Ардуино" вовсе не обязательно. Скажем, нет у вас лишних 30$, но есть куча ненужных деталей и огромное желание что-нибудь автоматизировать. Не проблема. Главное, чтобы у вас уже была основная плата с прошитой ОС и возможностью написания скетчей.
Из подручных деталей может получиться схема "Ардуино". Своими руками останется только спаять компоненты. Хотя, если конструкция предполагается неподвижная, то и паять ничего не надо. Достаточно просто соединить компоненты проводами. Нужно заметить, что такой самодельный шилд для "Ардуино" по себестоимости получится в разы дешевле заводского. К примеру, набор "Ардуино" для автоматизации работы электродвигателей обойдется в 80-90$. Но если заняться сборкой самому, можно снизить себестоимость до 30$.
Также существует множество других наборов, созданных для тех или иных областей, и в них входят, помимо основной платы, все необходимые детали. К примеру, набор для создания «умного» дома, видеонаблюдения, климат-контроля или стереосистем.
Естественно, не все шилды можно сделать самому. В некоторых случаях просто можно не найти нужных деталей. К примеру, шилд с расширением для карты памяти придется покупать.
Для чего можно использовать "Ардуино"
Областей применения этого устройства очень много, рассмотрим только некоторые примеры использования.
Например, у вас есть машина. И вам нужно, чтобы на ЖК-экран магнитолы выводилась информация о скорости. Как сделать из "Ардуино" спидометр? Очень просто. Покупаем плату. К примеру, Arduino Mega 2560, GPS-модуль Ublox NEO 6m GPS. После этого ищем в сети готовые скетчи для управления, прописываем все это в "Ардуино", присоединяем друг к другу, и — все готово.
Так же легко можно создать целую систему управления своими руками. "Ардуино" дает такую возможность. Главное — запастись нужными скетчами и деталями.
Использование "Ардуино" в робототехнике
"Ардуино" широко используется в робототехнике. Благодаря тому, что к плате предусмотрено подключение большого количества сервоприводов, моторов, датчиков, можно получить целого робота, сделанного своими руками. "Ардуино" также позволяет запрограммировать его как вам угодно. Если вас интересуют ползающие, ездящие и прыгающие железяки, то "Ардуино" - определенно для вас.
Кроме того, если присоединить устройство вкупе с некоторыми датчиками к квадрокоптеру, может получиться неплохой робот-наблюдатель. А это уже довольно полезная разработка.
Именно в робототехнике можно проявить недюжинную фантазию, а с помощью "Ардуино" - претворить ее в жизнь. Некоторые умельцы даже делают прототипы из "Футурамы", используя как раз этот конструктор.
Вместо заключения
Платы контроллеров "Ардуино" идеально подходят для автоматизации любых процессов благодаря своей гибкости в настройке. Кроме того, проблем с программированием плат не возникнет ни у кого благодаря богатому справочному пособию по данной теме. Если что-нибудь сломается в процессе работы, несложно будет отремонтировать это своими руками. "Ардуино" позволяет человеку проявить безграничную фантазию. С помощью этой платы можно создать почти все что угодно, начиная от системы управления подогревом полов через смартфон и заканчивая роботом.
Какое-то время у меня валялась Arduino Uno. И вот нашлось ей применение. Сделал удобный шилд для прошивки ходовых контроллеров в разных корпусах. Теперь данная отладочная плата активно используется. Шилд позволяет прошивать довольно много контроллеров от ATMEL, которые все еще популярны среди самодельщиков по многим параметрам. Итак, под катом изготовление шилда для прошивки микроконтроллеров Atmega8 (168/328), Attiny13(45/85), причем, как в DIP корпусах, так и в QFP и SOIC, используя адаптеры.
Ссылку я дал на похожую отладочную плату Arduini Uno, поскольку уже и не помню где брал свою. Моя платка с закосом под оргинал (конечно же это копия - поскольку брал в Китае):
Собственно, тут уже было немало обзоров на эту плату, поэтому перейдем сразу к шилду.
Схема шилда, довольно простая:
Конденсатор C4 позволяет не перезагружаться самой Arduino Uno во время прошивки, без него такое бывает и прошить не удается. На схеме видно два разъема для подключения контроллеров в корпусах dip28 и dip8. Для dip28 предусмотрен кварц с конденсаторами С2 и С3. Также на плате предусмотрен стандартный разъем ICSP для подключения, например, своих плат и их прошивки. Как и при типовом использовании, вывод 10 Arduino соединен с RESET программируемых контроллеров. Выводы 11, 12,13, представляющие ICSP соединены с аналогичными на подключаемых микроконтроллерах. На подключаемые контроллеры подается питание и земля от Arduino Uno. К выводам Arduino 7,8,9 через токоограничительные резисторы в 1КОм подключены индикационные светодиоды. Наш шилд позволит прошивать популярные контроллеры: Atmega8 (168/328), Attiny13(45/85), причем, как в DIP корпусах, так и в QFP и SOIC, используя адаптеры.
Платка получилась такая:
Желающие могут скачать , в формате для Sprint Layout. Также можно скачать готовые для заказа в Китае (или на местном производстве) .
На плате видны две версии отверстий для dip28 в узком и широком корпусе, это сделано для подключения адаптера QFP32 в DIP28, обзор которого я делал . Кроме того, если припаять разъем для узкой версии контроллера, то в отверстия для широкой версии можно припаять линейки штырьков и сразу тестировать прошитый контроллер. Для dip8 я также предусмотрел, помимо адаптера, отверстия для штырьков. Также имеются две версии ICSP разъемов широкий (10 контактов) и узкий (6 контактов), ну и все остальные детали, присутствующие на схеме. Светодиоды, резисторы и конденсаторы (22пФ) я использовал SMD 1206. Светодиоды распределил так: Зеленый - READY, Красный - ERROR, Желтый - PROG. Также предусмотрел штырьки для дополнительного питания и земли, которые могут потребоваться при тестировании прошиваемого контроллера.
Платы я заказывал в , скорее всего я бы изготовил их ЛУТ-ом, но данный сервис разрешает панелизацию, а у меня как раз нашлось подходящее место на плате в заказе, да и спешки особой не было. Заводская плата выглядит все-таки гораздо лучше. Вот так они выглядят:
Припаиваем детали, я изготовил 2 версии, для широкого dip28:
Здесь я не стал припаивать штырьки и разъемы, так как планирую эту плату использовать для прошивки контроллеров с помощью адаптеров в корпусах SOIC и QFP.
Для узкого dip28:
Как видно из фото, для подключения микросхем в dip корпусах я использовал цанговые разъемы, мне они нравятся больше.
Адаптер QFP32 в DIP28 для подключения в широкую версию шилда:
Встает отлично:
Весь бутерброд, включая Arduino Uno:
Для узкой версии со вставленным контроллером ATtiny85:
Для прошивки контроллеров в SOIC8 корпусе я использую также адаптер:
Для того чтобы наша конструкция стала программатором, следует без шилда загрузить в Arduino Uno прошивку ArduinoISP, идущую в комплекте с любой версией :
С таким шилдом стало очень удобно и быстро прошивать и тестировать контроллеры в различных корпусах, не боясь нарушить соединения как здесь:
Пример загрузки программы мигания диодом с помощью шилда и проверка его работы на месте:
На этом заканчиваю. Спасибо всем, кто дочитал до конца! Надеюсь, что кому-то приведенная информация окажется полезной. Всех со странным праздником: Старым Новым Годом! Планирую купить +22 Добавить в избранное Обзор понравился +81 +123