arduinoデータシールドの使用例。自分の手で：「Arduino」-電子デザイナー。なぜarduinoシールドが必要なのですか？

LEDの点滅などはもちろん素晴らしいのですが、日常生活に応用できる、多かれ少なかれやりがいのあることをやりたかったのです。おそらく最も簡単なことは、強力な現在の消費者をオンまたはオフにすることです-電球、ve ファン、ポンプ、テープレコーダーなど。このために、Relay-Shieldが役に立ちます。インターネットには既製のソリューション、多くのスキームがあります。しかし、自分でやるほうが楽しいです。

ここ。これで、コンポーネントのはんだ付けを開始できます。まず、ジャンパーと小さな要素（抵抗、ダイオードアセンブリ、トランジスタ）。

最も厄介なのは、コネクタピンをシールすることです。しかし、どういうわけか私はそれを管理しました:)だからあなたもそうすることができます。主なことは、「snot」、「shorty」、「non-solder」がないということです:)
こちらが完成品の写真です。展示会のオプションではありませんが、それでも...
ちなみに、SMDダイオードはリレー巻線と平行に立って下から見えます。変圧器は2本のワイヤーで固定されています。

そして、テストスケッチをアップロードします。

/*
テスト自家製リレーシールド（ゴーストD.2012）
デジタルピン＃7および＃8を使用する
*/

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

void loop（）（
digitalWrite（7、HIGH）; //最初のリレーをオンにします
delay（2000）; // 待ってる
digitalWrite（8、HIGH）; //2番目のリレーをオンにします
delay（2000）;
digitalWrite（8、LOW）; //2番目のリレーをオフにします
delay（2000）;
digitalWrite（7、LOW）; //最初のリレーをオフにします
delay（2000）; //
}

新しいシールドクリックリレー。出来上がり!!!

P.S. 私のバージョンでは、テスト中に変圧器が非常に強く加熱されます。情報がPSUに誤って表示されていた（私がそれを選んだ場所から）（300mAなど）か、何らかの問題がありました...

シールドはアドオンボードです。シールドをフルサイズのモジュールとスタンドアロンのモジュールに分割することをお勧めします。フルサイズのものは、UNO、Nano、MEGAのいずれであっても、Arduinoボードの形状に従います。個々のモジュールは、特定の機能セットを実行するように設計された自由形式のボードです。それらは両方とも普遍的であり、狭く焦点を絞ったタスクを実行するためのものです。

店内には非常に多くのシールドがあり、一定の資格があれば、ピンの形状とレイアウトでArduinoを繰り返すプリント回路基板を繁殖させ、独自のシールドを組み立てることができます。写真はシールドのセットで示しています。

特別な機能を持たないが、プロジェクトをマウントするのに便利なように作成されたシールドから始めましょう。したがって、私たちのレビューの最初のものは、Arduino Nanoボードを使用したプロジェクトのインストールを容易にしますが、この場合、「NANO」の小さなサイズは役に立ちません。

ボード上には、電源ユニットからのプラグ、電圧安定器、および端子台を接続するためのコネクタがあります。それらは署名されており、Nankiの結論に対応しています。さらに、「リセット」ボタンと「電源」LEDがあります。

2つ目のシールドは宇野ボード用です。これには、プロジェクトを組み立てるためのはんだ不要のブレッドボードと、arduino自体の結論を複製した結論が含まれています。これは便利なソリューションです。

アナログセンサーは、多くの場合、電力と負の接点を必要とします。ジャンパーが非常に多いため、回路を理解するのは非常に困難です。したがって、設計者はそのようなソリューションのシールドを考え出しました。すべての入力と出力が表示され、電源接点が複製されて並べて配置されます。

ArduinoMegaバージョン用のそのようなボードの例を次に示します。

有線および無線

これらのボードを使用すると、たとえばイーサネットケーブルを介してネットワーク経由でマイクロコントローラーを管理したり、SIMカードを挿入してGSM接続を介してワイヤレスでマイクロコントローラーを管理したりできます。

このボードはw5100と呼ばれ、イーサネットモジュールとSDカードリーダーモジュールが含まれています。これは、センサー測定のログなどのデータをメモリカードに保存し、Webインターフェイスを介してシステムを制御できることを意味します。 arduinoをそれに接続するには、ライブラリを使用します。

イーサネットライブラリ;

外側に注意してください、それはArduino UNO R3の概念を繰り返します、さらに、それはメガに適合します。

W5100が大きすぎると思われる場合は、ENC28J60が占めるスペースが少なくなります。残念ながら、SDモジュールはありません。

欠点は、ボードにマウントできないことですが、別のモジュールとして作成されます。

W5500は別のイーサネットシールドオプションです。基本的に、これはW5100の修正バージョンであり、速度とエネルギー効率の点で最適化されています。

フルサイズのシールドでは、すべてのピンが端子台によって複製されていることに注意してください。残念ながら、シールドはポートを使用します。この特定のものは、CS（通信宛先選択）信号にMOSI、MISO、SCK、およびピン10を使用します。

ワイヤレス接続が必要な場合は、Wi-Fiシールドを選択します。インターネット接続とルーターがある場合は、GSMモジュールまたはGPRSシールドを選択します。

写真は公式の盾です。 Micro SDメモリカード用のスロットがあり、SPIプロトコルを介してマイクロコントローラと通信します。Mini-USBを介してソフトウェアを更新できます。 802.11b/gをサポートします。

上のAmperkaからのGPRSシールドを見ることができます。アンテナをより強力なものと交換することができます。ビューアの近くにはSIMカード用のスロットがあり、少し遠くにはCR1225バッテリー用のスロットがあります。ボード上のバッテリーはホットリアルタイムクロックに必要であり、これはGPRSシールドの機能への重要な追加です。あなたはそれとの間でSMSを送ることができます。

このボードを使用すると、任意の距離からコマンド（または実装の他のプロジェクト）を制御および実行できます。セルラー受信エリアにいることが重要です。

Arduinoにデータを保存する方法は？

プロジェクトでは、すべての情報がマイクロコントローラのメモリに配置されるわけではありません。場合によっては、ある程度の情報を保存する必要があります。最初に頭に浮かぶのはすでに言われています。これは、数時間、数日、数年の間に環境がどのように変化するかをさらに研究するためのセンサーからの情報の記録です。良い例は、自宅の気象観測所です。科学者だけでなく、一般の教育や開発のためのアマチュアにも役立ちます。

それは盾ではなく、モジュールです。ミニチュアで繰り返しやすいですが、ちなみにそのスキームはこちらです。

フルサイズのデータストレージシールドもあります。 SDメモリーカードで動作します。リアルタイムクロックモジュールが搭載されており、3VCR1220バッテリーで動作します。これは素晴らしいボーナスです。

マイクロコントローラからの強力な負荷を制御します

最初に頭に浮かぶのはリレーです。彼らの助けを借りて、あなたは両方のDC回路を切り替えることができます、そしてそれらは強打で220ボルトの家庭用電気ネットワークに対処します。

具体的には、以下に示すモジュールは、チャネルごとに1 kW 220 V負荷（または5A）を切り替えることができます。電力を増やすには、複数のチャネルを並列にするか、このリレーをオンにします。この場合、シールドからのリレーが中間増幅器の役割を果たします。

もちろん、トランジスタを介して記事で説明したようにリレーを切り替えることができ、電流用のリレーを選択する必要がありますが、既製のボードを使用すると、信頼性が高く、便利で、見栄えが良くなります。

リレーには1つの欠点があります-限られた数の操作-これは接点のバーンアウトの結果です。これは、強力な負荷が開かれたときにアークが発生するために発生します（特に誘導性の場合-これはモーターなどです）。次のようにこのようなシールドを作成できます。

そして、これが組み立てられたように見えるものです：

したがって、サイリスタとトライアックを使用してAC負荷をオンにすることができます。 1つの問題は、それらをarduinoに直接接続できないことです。制御電極のpn接合が故障した場合、220Vがマイクロコントローラーボードに接続されて燃焼する可能性があります。この状況から抜け出す方法は、オプトシミスタを使用することです。

このタスクは発明者にしばしば直面するため、既製のソリューションが開発されました-トライアックシールド、そのフルネームはArduino用のICStation8チャネルELEscudoDosシールドです。もともとは「柔軟なネオン」の輝きをコントロールすることを目的としていました。

AC主電源と負荷が接続されている8つのチャネルがあります。

モーター用シールド

電気モーターの駆動は必ずしも簡単なプロセスではありません。状況によっては、タスクを完了するのに十分なピンがない場合や、制御アルゴリズムが非常に複雑な場合があります。このようなボードを使用すると、ロボットプロジェクトをはるかに速く克服できます。

arduino用のモーターシールドは、DCモーター（4個）または2つのステッピングモーターを制御できます。

2つのL293をベースに構築されています。このマイクロ回路は2つのHブリッジのアセンブリであり、これにより、2つのDCモーター、または1ステップのバイポーラモーターを逆回転させることができます。それぞれ接続図：

また、ボードの左上隅には、サーボ用の2つのパッド（プラス、マイナス、および制御信号）があります。赤い丸はジャンパーが取り付けられている場所を示しています。そうである場合、このボードはarduinoベースボードから電力を供給され、そうでない場合は外部5V電源から電力を供給されます。

国内メーカーのこのモジュールを使用すると、2つのDCモーターを制御できます。また、マイクロコントローラーの電力線を接続または切断するジャンパーがあり、別の電源から電力を供給します。

5〜24ボルトの電圧範囲用に設計されたモーターを制御できます。 2つのDCモーターの代わりに、1つの単相ステッピングモーターを使用するか、チャネルを並列化して、最大4Aの電流で1つの強力なDCモーターを接続できます。これは、24Vの供給電圧で少なからず-48Wです。

サーボを接続するには、プラス、マイナス、信号の3本のワイヤーが必要ですが、サーボがたくさんある場合はどうでしょうか。あなたのボードはジャンパーの混乱に変わります。これを回避するために、Multiservoシールドがあります。

ここでも、前バージョンと同様に電源回路を分離する可能性があります。合計18個のサーボを接続できます（ボード上で0から17までの番号が付けられています）。

どこにでも独自の詳細、異常なタスクのシールドがあります...

ボードの心臓部であるAtmega328にはADCがあります。主な問題は、arduinounoボードに6つのアナログ入力しか表示されないことです。より多くのアナログセンサーがある場合はどうなりますか？

2つのarduinoを1つのネットワークに組み合わせることができます。 1つをメインとして使用し、2つ目を変更用の補助として使用し、最初の1つからサーバーに測定信号を送信するか、画面に表示します...しかし、これは困難です。追加の回線でメモリを浪費する必要があります。そのようなシステムを実装するためのプログラムコードの。

各入力に16を掛けるとどうなりますか？合計で、最大16 * 6=96のアナログ入力を使用できます。これはマルチプレクサでは現実的です。 16個のアナログチャンネルを1つのアナログ出力に切り替えるだけで、ワールドコントローラーの同じ入力に接続できます。

Atmegaマイクロコントローラーを使用すると、音声認識機能を解放することは非常に困難ですが、アルデュイニストは絶望する必要はありません。特別なソリューションであるEasyVRShield3.0があります。

これは既製ですが高価なソリューションであり、執筆時点ではロシアではほぼ100ドルかかります。最初に、シールドはコマンドを書き留め、次にそれをメモリに書き込まれたものと比較して、数を決定します-それはそれを実行します。

「パソコンとの対話」をアレンジして、録音内容を再現することができます。追加のアンプを使用しない場合は、60cm以内の距離からこのボードと「通信」することをお勧めします。

画像の表示

LCDキーパッドシールドは実際のコントロールパネルです。 LCD1602ディスプレイ（2行で16文字）とボタンのセットが含まれています。そのため、キーボード用のA0とD4からD7など、非常に多くのポートが関係しており、ポートD10はPWMバックライト輝度制御です。 D8およびD9-リセットして有効にします。

実際、arduinoと互換性のあるディスプレイはたくさんあります。むしろ、ほとんどの情報が書き込まれていて、システム上で簡単に実行できるものです。 NOKIA 5110のディスプレイは、DIYサークルで非常に人気があり、I2Cを介して動作するOLED画面とTFT画面の両方があります。しかし、それらは「シールド」バージョンではありません。

自律電源

一般的なタスクを実行するこのコレクションの非常に珍しい盾。電源シールド-これには、必要なすべての保護と充電コネクタが付いています。あまり聞こえませんが、プロジェクトの外観が完成し、電源回路をメインボードの隣に配置する必要がなくなります。

結論

すべてのプロジェクトタスクにシールドを使用すると、不要なジャンパーと接続が回避され、エラーと不要なジャンパーの数が減ります。組み立て後、多層のプレハブボードサンドイッチを受け取ります。このアプローチは、「モジュラー設計」と呼ばれることもあります。とりわけ、これにより機器の保守、修理、調整が容易になります。

愛好家は、独自のモジュールの設計、配線、組み立てを練習します。これが、DIY、レイアウト、プロトタイプのプラットフォームとしてだけでなく、既製のソリューションのプラットフォームとしてもArduinoの人気が高い理由の1つです。

そしてプログラミング。かさばるアナログデバイスやマイクロ回路を置き換えるように設計されており、すべてのアマチュア無線家への贈り物として理想的です。

Arduino：ハイテクコンストラクター

「Arduino」は、多くのピンと独自のプロセッサを備えたマイクロコントローラボードです。ボードは、かなりの数のいわゆるシールド（英語のシールド-シールドから）を接続するための基礎であり、ボードの機能を拡張します。プロセス自動化システムで使用されますが、ロボット工学でも簡単に使用できます。 Arduinoボードには多くの活動領域があります。しかし、彼女はアマチュア無線家の間で、安価でありながらシンプルで非常に多機能なデザイナーとして人気を博しました。

プログラミングの助けを借りて、Arduinoを正常に動作させることができます。このプロセスは簡単で、初心者でも処理できます。また、ユーザーがC ++言語のスキルを持っている場合、ボードのプログラミングは非常に簡単かつ迅速に行われます。

ボードの主な利点は、無制限の数の周辺機器をボードに接続できることです。これにより、作業の最大限の自動化が実現します。また、初心者でもうまくいかなくても構いません。ネットワーク上には、プログラミングと接続に関する多くの情報と指示を備えた膨大な数のコミュニティがあります。アマチュア無線家は素晴らしい選択です。

コンストラクターはフリーソフトウェア（たとえば、特別なLinuxディストリビューション）で動作するため、OSとソフトウェアに追加料金を支払う必要がないことに注意してください。

シールドボード（シールド）の操作

上記のように、デバイスの機能は、特別なボード（シールド）の助けを借りて強化されています。これらは、特定のプロセスを管理するための既製のボードです。シールドはコネクタ（ピン）を使用して接続されます。シールドを使用して制御できるプロセスの範囲は非常に広く、イーサネットを介したデータ送信から電気モーターの制御までです。自分の手でシールドを使用してプロセス制御システムを組み立てることができます。「Arduino」は、プログラムで規定された1つまたは別の外部デバイスの役割のみを分散し、拡張ボード自体が直接機能します。

一部のデータ（GPSポイントなど）をメモリに書き込む必要がある場合があります。 Arduino自体にはメモリドライブがないため、これを行うことはできません。ここでシールドが役立ち、最大64GBのmicroSDカードを使用できるようになります。

奇妙なことに、自分で盾を作成することもできます。たとえば、単純なLCDシールド。電卓または古いポケットベルから画面を取り出し、ボードのピンに取り付けます。もちろん、Arduinoが画面に画像を表示するようにプログラムを作成する必要があります。これで、自家製の盾の準備が整いました。

プログラミング「Arduino」

Arduinoプログラムは有線言語で書かれています。この言語は、多くの点でC++に似ています。ただし、プログラミングのスキルがなくても、Wiredに対処することは難しくありません。「Arduino」専用のフォーラムでは、そのためのプログラムは「スケッチ」と呼ばれます。怠惰であるか、自分でプログラムすることができない場合でも、膨大な数の既製のスケッチを見つけることができます。

各スケッチには、独自のライブラリセットが必要です。 Arduinoフォーラムでも検索できます。初心者向けに、特定のプロセスのスケッチを作成するためのステップバイステップの説明が記載された非常に優れたリファレンスガイドがあります。

自分の手でArduinoのシールドを作成する

Arduino用のシールドを購入する必要はまったくありません。 30ドルの追加料金はないが、不必要な詳細がたくさんあり、何かを自動化したいという強い願望があるとしましょう。問題ない。重要なのは、フラッシュされたOSとスケッチを書く機能を備えたメインボードがすでにあるということです。

即興の部品から、Arduino回路を得ることができます。自分の手で、部品をはんだ付けするだけです。ただし、構造が静止していると仮定した場合は、はんだ付けする必要はありません。コンポーネントをワイヤーで接続するだけです。コストがかかるArduino用のこのような自家製のシールドは、工場のものより何倍も安いことが判明することに注意する必要があります。たとえば、電気モーターの動作を自動化するためのArduinoキットの価格は80〜90ドルです。しかし、自分で組み立てを行う場合は、コストを30ドルに減らすことができます。

特定の分野向けに作成されたキットは他にもたくさんあり、メインボードに加えて、必要なすべての部品が含まれています。たとえば、スマートホーム、ビデオ監視、気候制御、ステレオシステムを作成するためのキット。

当然、すべての盾を自分で作ることができるわけではありません。場合によっては、正しい詳細が見つからないことがあります。たとえば、メモリーカード用のエクステンション付きのシールドを購入する必要があります。

Arduinoは何に使用できますか？

このデバイスには多くのアプリケーションがありますが、いくつかの使用例のみを検討します。

たとえば、あなたは車を持っています。また、ラジオのLCD画面に速度に関する情報を表示する必要があります。 Arduinoからスピードメーターを作る方法は？とてもシンプルです。手数料を購入します。たとえば、Arduino Mega 2560、Ublox NEO6mGPSモジュール。その後、ネットワークで制御用の既製のスケッチを検索し、Arduinoでこれらすべてを処方し、相互に接続すれば完了です。

自分の手で制御システム全体を簡単に作成できます。 Arduinoはこれを可能にします。主なことは、必要なスケッチと詳細を買いだめすることです。

ロボット工学での「Arduino」の使用

Arduinoはロボット工学で広く使用されています。ボードには多数のサーボ、モーター、センサーが接続されているため、ロボット全体を自分で作ることができます。「Arduino」では、好きなようにプログラムすることもできます。鉄片を這い回ったり、運転したり、ジャンプしたりすることに興味があるなら、「Arduino」は間違いなくあなたにぴったりです。

さらに、デバイスをいくつかのセンサーと一緒にクワッドコプターに取り付けると、優れたオブザーバーロボットを手に入れることができます。そして、これはすでに非常に有用な開発です。

ロボット工学において、驚くべき想像力を示すことができ、「Arduino」の助けを借りて、それを実践することができます。一部の職人は、このコンストラクターだけを使用してフューチュラマからプロトタイプを作成することさえあります。

結論の代わりに

Arduinoコントローラーボードは、カスタマイズの柔軟性があるため、あらゆるプロセスを自動化するのに理想的です。さらに、このトピックに関する豊富なリファレンスマニュアルのおかげで、ボードプログラミングに問題が発生することはありません。作業中に何かが壊れても、自分で修理するのは難しくありません。「Arduino」は、人が無限の想像力を示すことを可能にします。このボードを使えば、スマートフォンを介した床暖房制御システムからロボットまで、ほぼすべてのものを作成できます。

ロボット工学に携わっているので、遅かれ早かれ、モーターを制御するためのボードを組み立てることを考えなければなりません。モーターの固定速度が必要な場合は、電力を失うことなく、シールドリレーを組み立てることをお勧めします。モーターの回転速度をスムーズに調整する必要があり、最大消費モーター電流を600mAに制限する準備ができている場合は、この記事を読んで、よく知られているL293Dチップに制御ボードを組み立てます。会う モーターシールドL293D.

最後のmikruhaのデータシートを見ると、4つの論理要素AND-NOTが含まれていることがわかります。 74HC00をソビエトの類似体K155LAZK155LA8に置き換えることが可能です。その動作原理は、下の図を見ると理解できます（入力aとbに適用される信号に応じて、出力cで値を取得します）。この図には、この要素の「真理値表」も示されています。

私たちのデバイスで74HC00チップを使用するポイントは、L292DチップのOutput1ピンとOutput2ピンの1と0を入れ替えることができることです。これにより、コントローラー出力を1つだけ使用して、モーターの回転方向を逆にします。

モーターの回転方向を設定しましたが、Enable1ピンに電力を供給しないとモーターは回転しません。このピンにPWM信号を印加することにより、モーターの回転速度を制御します。 L293Dの動作原理について詳しく読むことができます。

1番目のモーターの制御（ピン4-回転方向を設定し、ピン3（PWM ATmega 168.328）は回転と速度の制御を有効にします）

2番目のモーターの制御（ピン7-回転方向を設定し、ピン5（PWM ATmega 168.328）は回転と速度の制御を有効にします）

以上の結論として、概略図（クリック可能）を添付します。

モーターの速度を制御するために、残りのPWMピン（3、5）が選択されますが、これらはATmega168、328でのみ使用できます。

私の意見では、Mega8を使用する場合、移動速度を制御する機能を失う方が良いですが、サーボを制御するために3つの無料出力（ATMEGA8（9、10、11）のPWM）と8番目の出力が利用可能になります速度制御へのこのアクセスを受け取った後、いつでも328番目に置き換えることができます。

サーボ操作

ボードには、サーボを接続するための4つのコネクタ（6、9、10、11）があります。

Arduinoボードにはすでに7800シリーズの電圧レギュレーター、つまり7805があり、コントローラーが機能するためには安定した電圧を提供する必要があります。強力なサーボの急激な始動時のコントローラの電源回路の電圧降下を回避するために、別のスタビライザーから電源サーボ部分に電力を供給することにしました。

KR142EN5Aは線形スタビライザーです。つまり、変換されたすべてのエネルギーが熱に変換され、負荷が接続されると、スタビライザーは消費された電流量に正比例して熱くなり始めます。このため、ラジエーターにスタビライザーを取り付けることをお勧めします。

このタイプの低電力サーボを使用する場合は、7805（別名KR142EN5A）とマークされた5ボルトのスタビライザーを使用することをお勧めします。このサイズのサーボに電力を供給するための5ボルトは、ヘッドで十分です。

アーカイブには、2つのフォルダーとパーツのリストが含まれています

. フォルダMSV1DIY1 Arduino DIY（USB、COM）とのみ互換性のあるPCBテンプレートが含まれ、追加のVTG INPUT出力があり、保護ダイオードの前でも電圧がかかります。このような互換性により、シールドからArduinoに電力を供給し、Arduinoからシールドの電力部分に電力を供給し、Arduinoからサーボに電力を供給するためのスタビライザーに電力を供給することができます。

. フォルダMSV1DIY2オリジナルのArduinoと互換性のあるテンプレートボードが含まれています。

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違いは、可能な電源接続がArduinoのVinピンにあることです。この出力の電圧は、入力から保護ダイオードの電圧損失を引いたものに等しくなります（たとえば、Arduino電源コネクタに8ボルトを供給すると、Vin出力で約7.4ボルトが得られ、その結果、電源に電力が供給されます。シールドリレーの一部）、およびダイオードを流れる最大電流は1000mAに制限されています。何もせずに0.7ボルトを失うことは、常に許容できるとは限りません。この状況から抜け出す方法は簡単です。Arduinoからのシールドではなく、シールドからのArduinoに電力を供給し、それによって保護ダイオードをバイパスします。

このオプションは、Arduinoの自家製バージョンでも同じように使用できます。

ボードの裏側にあるマーキングのないsmdコンポーネントのはんだ除去を容易にするために、写真を示します。

MSV1DIY1

MSV1DIY2

Arduinoプラットフォームの主な利点の1つは、その人気です。人気のあるプラットフォームは、電子機器のメーカーによって積極的にサポートされており、コントローラーの基本機能を拡張するさまざまなボードの特別バージョンをリリースしています。このようなボードは、論理的には拡張ボード（別名：arduinoシールド、シールド）と呼ばれ、さまざまなタスクを実行するのに役立ち、arduinistの生活を大幅に簡素化できます。この記事では、Arduino拡張ボードとは何か、およびさまざまなArduinoデバイス（モーター（モータードライバーシールド）、LCD画面（LCDシールド）、SDカード（データロガー）、センサー）での動作にどのように使用できるかを学習します。（センサーシールド）および他の多く。

まず、用語を理解しましょう。 Arduino拡張ボードは、特定の機能を実行するように設計された完全なデバイスであり、標準のコネクタを使用してメインコントローラに接続されます。拡張ボードのもう1つの一般的な名前は、英語のArduinoシールドまたは単にシールドです。必要なすべての電子部品が拡張ボードに取り付けられており、マイクロコントローラーやメインボードの他の要素との相互作用は、標準のarduinoピンを介して行われます。ほとんどの場合、シールドはメインのarduinoボードからも電力が供給されますが、多くの場合、他の電源から電力を供給することも可能です。どのシールドにも、他のコンポーネントを接続することで自由に使用できるいくつかの空きピンがあります。

シールドという英語の単語は、シールド、スクリーン、スクリーンとして翻訳されています。私たちの文脈では、それは、デバイスの追加のレイヤー、さまざまな要素が隠されている画面を作成するコントローラーボードを覆うものとして理解されるべきです。

なぜarduinoシールドが必要なのですか？

すべてが非常に単純です：1）時間を節約し、2）誰かがそれでお金を稼ぐことができるようにします。すでに組み立ててすぐに使い始めることができるものの設計、配置、はんだ付け、およびデバッグに時間を浪費するのはなぜですか？適切に設計され、高品質のハードウェア上で組み立てられた拡張ボードは、通常、信頼性が高く、最終的なデバイスで占めるスペースが少なくて済みます。これは、自己組織化を完全に放棄する必要があり、特定の要素の動作原理を理解する必要がないことを意味するものではありません。結局のところ、実際のエンジニアは常に、自分が使用しているものがどのように機能するかを理解しようとします。しかし、毎回車輪の再発明をしなければ、より複雑なデバイスを作ることができますが、私たちの前で解決した人はほとんどいません。

当然、あなたは機会にお金を払わなければなりません。ほとんどの場合、最終的なシールドのコストは個々のコンポーネントの価格よりも高くなります。同様のオプションをいつでも安くすることができます。しかし、ここで費やした時間やお金があなたにとってどれほど重要であるかを決めるのはあなた次第です。中国の業界からの可能な限りの支援を考慮に入れると、ボードのコストは絶えず減少しているため、ほとんどの場合、既製のデバイスを使用することを選択します。

シールドの最も一般的な例は、センサー、モーター、LCD画面、SDカード、ネットワークおよびGPSシールド、負荷に接続するためのリレーが組み込まれたシールドを操作するための拡張ボードです。

Arduinoシールドの接続

シールドを接続するには、メインボードに慎重に「置く」必要があります。通常、コームタイプのシールド（オス）のピンは、Arduinoボードコネクタに簡単に挿入できます。ボード自体がきちんとはんだ付けされていない場合は、ピンを慎重に微調整する必要がある場合があります。ここで重要なことは、慎重に行動し、過度の力を加えないことです。

原則として、シールドは非常に特殊なバージョンのコントローラー用に設計されていますが、たとえば、多くのArduinoUnoシールドはArduinoMegaボードで非常にうまく機能します。メガのピン配置は、最初の14個のデジタル接点とボードの反対側の接点がUNOの接点の位置と一致するように作成されているため、arduinoからのシールドが簡単になります。

Arduinoシールドプログラミング

拡張ボードを使用して回路をプログラミングすることは、通常のarduinoのプログラミングと同じです。これは、コントローラーの観点から、デバイスを通常のピンに接続するだけだからです。スケッチでは、シールドでボード上の対応するピンに接続されているピンを指定する必要があります。原則として、メーカーはシールド自体または別の接続マニュアルでピンの対応を示します。ボードメーカーが推奨するスケッチをダウンロードすれば、それも必要ありません。

シールド信号の読み取りまたは書き込みも通常の方法で行われます。関数や、アルデュイニストに馴染みのあるその他のコマンドを使用します。場合によっては、この接続スキームに慣れていて、製造元が別の接続スキームを選択した場合に衝突が発生する可能性があります（たとえば、ボタンを地面に引き、シールド上で電源を入れます）。ここでは注意する必要があります。

原則として、この拡張ボードはarduinoキットで提供されるため、arduinoの人々が最も頻繁に会うのはこの拡張ボードです。シールドは非常にシンプルです-その主なタスクは、Arduinoボードに接続するためのより便利なオプションを提供することです。これは、アナログピンとデジタルピンのそれぞれにボードに接続された追加の電源コネクタと接地コネクタを介して行われます。また、ボードには、外部電源を接続するためのコネクタ（切り替えるにはジャンパーを取り付ける必要があります）、LED、および再起動ボタンがあります。シールドのオプションと使用例は、図に記載されています。

センサー拡張ボードにはいくつかのバージョンがあります。それらはすべて、コネクタの数とタイプが異なります。今日最も人気のあるのは、SensorShieldv4およびv5バージョンです。

このarduinoシールドは、ロボット工学プロジェクトで非常に重要です。通常のモーターとサーボモーターをArduinoボードに一度に接続できます。シールドの主なタスクは、通常のarduinoボードに十分な高電流を消費するデバイスの制御を提供することです。ボードの追加機能は、モーターの電力を制御し（PWMを使用）、回転方向を変更する機能です。モーターシールドボードには多くの種類があります。それらすべてに共通するのは、外部負荷が接続される強力なトランジスタ、ヒートシンク要素（通常はラジエーター）、外部電源を接続するための回路、モーターを接続するためのコネクタ、およびarduinoに接続するためのピンの回路に存在することです。

ネットワークを使用した作業の編成は、最新のプロジェクトで最も重要なタスクの1つです。イーサネット経由でローカルエリアネットワークに接続するために、対応する拡張ボードがあります。

拡張ボードのプロトタイピング

これらのボードは非常にシンプルです。取り付け要素用のコンタクトパッドがあり、リセットボタンが表示され、外部電源を接続することができます。これらのシールドの目的は、必要なすべてのコンポーネントがメインボードの真上にある場合に、デバイスのコンパクトさを高めることです。

ArduinoLCDシールドとtftシールド

このタイプのシールドは、arduinoのLCD画面で動作するために使用されます。ご存知のように、最も単純な2行のテキスト画面でさえ接続することは簡単な作業ではありません。電源を数えずに、一度に6つの画面接点を正しく接続する必要があります。既製のモジュールをarduinoボードに挿入し、適切なスケッチをアップロードする方がはるかに簡単です。人気のあるLCDキーパッドシールドでは、4〜8個のボタンがボードにすぐに接続され、デバイスのユーザーの外部インターフェイスをすぐに整理できます。 TFTシールドも役立ちます

Arduinoデータロガーシールド

製品に単独で実装するのが非常に難しいもう1つのタスクは、センサーから受信したデータを時間参照で保存することです。既製のシールドは、データを保存し、内蔵時計から時間を受信するだけでなく、はんだ付けや回路基板上で便利な方法でセンサーを接続することもできます。

簡単な要約

この記事では、arduinoの機能を拡張するさまざまなデバイスの膨大な範囲のほんの一部を検討しました。拡張ボードを使用すると、最も重要なこと、つまりプログラムのロジックに集中できます。シールドの作成者は、正確で信頼性の高い設置、必要な電源を提供しました。残っているのは、大切な英語の単語シールドを使用して必要なボードを見つけ、それをarduinoに接続して、スケッチをアップロードすることだけです。通常、シールドのプログラミングは、すでに終了したプログラムの内部変数の名前を変更するための簡単なアクションを実行することで構成されます。その結果、使いやすさと接続性が向上し、完成したデバイスやプロトタイプの組み立てが迅速になります。

拡張ボードを使用することの不利な点は、その性質にあるシールドの多様性のために、コストと効率の低下の可能性です。特定のアプリケーションまたはエンドデバイスでは、シールドのすべての機能が必要なわけではありません。この場合、プロトタイピングとテストの段階でのみシールドを使用する必要があります。デバイスの最終バージョンを作成するときは、独自のスキームとレイアウトタイプのデザインに置き換えることを検討してください。それはあなた次第です、あなたは正しい選択のためのすべての可能性を持っています。

arduinoデータシールドの使用例。 自分の手で：「Arduino」-電子デザイナー。 なぜarduinoシールドが必要なのですか？