شیلد آردوینو

اگر به تازگی کار با الکترونیک را شروع کرده‌اید، احتمال دارد که به دنیای آردوینو بیایید. انتخاب خوبی‌ست! آردوینو بزرگترین پلتفرم الکترونیک منبع باز در جهان است و این باعث می‌شود مهندسان مشتاق الکترونیک، سخت‌افزار و برنامه‌نویسی همه را در یک جا یاد بگیرند.

شیلد آردوینو

با پیشرفت شما در دنیای آردوینو، به زودی این آمادگی را خواهید داشت که به بوردهای استاندارد Arduino Uno با برخی قابلیت‌های جدید مانند بی‌سیم، موتورها، صدا، نمایشگرها و موارد دیگر دسترسی پیدا کنید. همه این زنگ‌ها و صدا‌های اضافه شده با شیلد آردوینو امکان‌پذیر است. اگر هرگز  آنها را نشنیده‌اید، برای اطلاعات بیشتر مطالب زیر را بخوانید.

بهینه سازی پروژه با شیلدهای آردوینو

بورد ساده Arduino Uno کار با میکروکنترلرها را آسان می‌کند، اما این فقط آغاز کارهایی است که می‌توانید انجام دهید. سرگرمی‌های بسیاری وجود دارد که می‌توانید با استفاده از مدارهای روی یک بردبورد و Arduino Uno در کنار هم داشته باشید. در نهایت، شما می‌خواهید از جعبه استارتر خود جدا شوید و به دنیای بزرگتری از الکترونیک وارد شوید.

این جایی است که Arduino Shields وارد عمل می‌شود. این بوردهای مدار کوچک شبیه به Arduino Uno هستند که در بالای Arduino قرار دارد و با برخی قابلیت‌ها و ویژگی‌های جدید تقویت می‌شوند. آیا می خواهید رطوبت موجود در گیاهان خود را اندازه بگیرید و آن داده‌ها را به تلفن همراه خود گزارش دهید؟ یک شیلد آردوینو وجود دارد که به شما امکان انجام این کار را می‌دهد. یا شاید شما یک روباتی را دارید که می‌خواهید با استفاده از WiFi آن را کنترل کنید؟ به شیلد آردوینو احتیاج خواهید داشت. شیلدهای آردوینو فواید بسیار زیادی دارند، از جمله:

قابلیت پشته سازی (stackable)

شما می‌توانید یک دسته از شیلدها را به هم متصل کنید تا یک ماژول منحصر به فرد Arduino ایجاد کنید که متناسب با نیازهای پروژه شما باشد. شاید شما به یک بی‌سیم، GPS و صدا نیاز دارید؟ تمام آن دسته از شیلد‌های آردوینو را جمع کنید و یک سیستم کامل بدست آورید.

سهولت در استفاده

بیشتر شیلدهای آردوینو با نوعی کتابخانه نمونه ضمیمه خواهند شد، بنابراین می‌دانید چگونه از آنها استفاده کنید. این کتابخانه را باز کنید، و با یک کدی از نمونه مثال که می‌توان آنرا تنظیم و مونتاژ کرد، مواجه می‌شوید که می‌توانید چیزی خارق‌العاده را بسازید.

هزینه پایین

دقیقاً مانند آردوینو Uno استاندارد، بیشتر شیلدها نسبتاً گران هستند. به عنوان مثال، برقراری ارتباط Arduino برای ارتباط بی‌سیم با شیلد XBee فقط 15 دلار برای شما هزینه بر‌می‌دارد. این یک معامله ارزان برای همه کارایی است که شما می‌خواهید.

بنابراین چگونه این جادوی پشته شیلدهای آردوینو کار می‌کند؟ برای چند لحظه به Arduino Uno خود نگاهی بیندازید، خواهید دید که دو ردیف هدر وجود دارد که پین یا کانکتور درج شده در آنها را می‌پذیرند. شیلد خریداری شده شامل این پین‌ها خواهد بود که به هدر Uno شما وصل می‌شوند. بسته به شیلد خریداری شده، احتمالاً مجموعه دیگری از هدرها وجود دارد كه به شما اجازه می‌دهد شیلد دیگری را در قسمت بالا اضافه كنید.

شکل1: وقتی مجموعه‌ای از شیلدهای آردوینو را با هم ترکیب می‌کنید، می‌تواند کمی گیج‌کننده باشد.

عوامل مهم در خرید شیلد آردوین

اگر تصمیم گرفته‌اید که یک شیلد برای اضافه کردن برخی از ویژگی‌های جدید به پروژه خود داشته باشید، قبل از خریداری، باید 5 مورد زیر را در نظر بگیرید:

نیاز به لحیم کاری

بسیاری از شیلدها به عنوان یک کیت فروخته می‌شوند و برای اتصال هدرها به برد مدار به لحیم‌کاری دستی در انتهای کار نیاز دارند. برخی از شرکت‌ها همچنین شیلد مونتاژ شده شما را می‌فروشند. می‌خواهید یاد بگیرید چگونه لحیم‌کاری کنید؟ پس کیت را بردارید، انجام این کار بسیار ساده است.

تطابق سخت افزار و نرم افزار

شیلدها مانند خود آردوینو، تکرارها و ارتقاء سخت‌افزار خود را اجرا می‌کنند. این همچنین بدان معنی است که هر نسخه سخت‌افزاری دارای یک کتابخانه کد جداگانه است. اگر یک شیلد خریداری کرده‌اید و شروع به ضربه زدن به برخی موارد عجیب با کد می‌کنید، حتما از کتابخانه مناسب برای نسخه سخت افزار خود استفاده کنید.

مستندات مناسب

اکثر شیلدهای Arduino برای شروع کار با یک کتابچه راهنمای کاربر و مثال‌های کتابخانه همراه هستند، اما همه آنها این کار را نمی‌کنند. در هنگام خرید اولین شیلد آردوینو خود، توصیه می‌کنیم مطمئن شوید که چه نوع مستندی از قبل در دسترس وجود دارد، البته اگر مناسب باشد! در‌غیر‌این‌صورت، ممکن است با شیلدی روبرو شوید که نمی دانید چگونه از آن استفاده کنید.

قابلیت پشته سازی

اگر در مورد شیلدهای آردوینو کنجکاو هستید، پس به احتمال زیاد می‌توانید چندین شیلد را در روی همدیگر جع‌آوری کنید. اگر این مورد باشد، می‌خواهید مطمئن شوید که آیا شیلد (های) خریداری شده قابلیت پشته‌سازی دارد. برخی از آنها شامل پین‌های هدر جدید در بالا هستند و برخی دیگر خیر. این فرآیند به احتمال زیاد به برخی برنامه‌ریزی‌های دقیق نیاز دارد تا تمام شیلد‌های خود را روی کاغذ با هم ترکیب کنید تا مطمئن شوید که کار می‌کند.

آیا pinout تطبیق شده است؟

بسته به آنچه آردوینو شیلد خریداری می‌کنید، ممکن است تعدادی از پین‌ها با ردیف‌های هدر بر روی Arduino مطابق نباشند. این ممکن است اتفاق بزرگی نباشد یا ممکن است باشد. اگر همه پین‌های شیلد شما نیاز به اتصال الکتریکی به آردوینو دارند، پس خودتان مشکلی ایجاد کرده‌اید و یا باید شیلد یا آردوینو خود را ارتقا دهید. ولو اینکه برخی از شیلدها با پین‌های بلااستفاده کار خواهندکرد، حتماً الزامات مربوط به شیلد مورد نظر خود را برای خرید بررسی کنید.

10 شیلد آردوینو‌ برتر

وقتی همه این جزئیات را سروسامان دادید، پس آماده خرید اولین شیلد آردوینوی خود هستید. اینجا 10 شیلد آردوینوای است که برای خرید درنظر گرفته اید:

شیلد XBee

آیا راهی وجود دارد که به آردوینو اجازه دهد بی‌سیم با یکدیگر ارتباط برقرار کند؟ این شیلد مورد نظر شماست. شیلد XBee به خودی خود ارتباطات بی‌سیم را ارائه می‌دهد اما WiFi نیست. شما خوش شانس هستید. اکنون یک ماژول وای فای XBee اضافه شده وجود دارد که می‌توانید ان را به شیلد XBee خود وصل کنید تا به وب وصل شوید.

شکل 2: مقداری برق بی‌سیم به پروژه خود با شیلد آردوینوی XBee اضافه کنید.

شیلد آردوینو Ethernet

برای گرفتن آنلاین آردینوی خود، یک اتصال سخت را ترجیح می‌دهید؟ پس شیلد رسمی Ethernet از آردینو را درنظر بگیرید. اگر می‌خواهید آردوینوی خود را به طور مستقل با کامپیوتر و سایر نقاط جهان مرتبط کنید، این شیلد بسیار مناسب است. همچنین با کارت microSD همراه است، که می‌توانید mp3s، فیلم‌ها و فایل‌های دیگر را برای پروژه خود ذخیره کنید.

شکل3: Arduino خود را با Arduino Ethernet Shield به وب وصل کنید

شیلد آردوینو رله Relay

آیا می‌خواهید در یک پروژه اتوماسیون منزل شروع به کار کنید؟ شیلد‌های رله دقیقاً همان چیزی است که برای شروع کار نیاز دارید. این شیلد به شما امکان می‌دهد مدارهای ولتاژ بالاتر را مانند آنچه در وسایل خانگی روزمره شما وجود دارد روشن و خاموش کنید. این برد شامل چهار مجموعه رله است که همگی می توانند به صورت جداگانه کنترل شوند.

شکل4: دستگاه های کنترل شده دارای یک رله Arduino Relay Shield را کنترل کنید.

شیلد‌ آردوینو Prototyping

آیا آماده نیستید که یک پروژه را سریع انجام دهید؟ شاید شما فقط بخواهید با استفاده از برخی از طرح‌های مدار بدون گذاشتن یک برد‌بورد جداگانه، آزمایش کنید. اگر چنین است، پس برای خرید Arduino Protoshield را انتخاب کنید. پس از انجام نمونه‌سازی در این مورد، می‌توانید اجزای خود را بر روی شیلد لحیم کنید و همچنان به پشته شیلدهای بیشتری در بالای آن ادامه دهید. این بهترین حالت برای برخورداری از تمام مزایاست.

شکل5: به سرعت مدارهای جدید و بدون بردبورد با Arduino Proto Shield نمونه‌سازی کنید.شیلد LCD

آیا راهی برای خروجی پیام‌های آردوینو خود با صفحه نیاز دارید؟ حالا می‌توانید! این بورد فقط به 2 پین آردوینو شما نیاز دارد و 2 سطر متن را ارائه می‌دهد که هر یک 16 کاراکتر می‌توانند داشته باشند.

شکل 6: پیام‌های خروجی را با یک Arduino LCD Shield نمایش دهید.

شیلد موتور

می‌خواهید یک ربات بسازید؟ به احتمال زیاد به برخی از موتورها نیاز دارید تا بتوانید تحرک بسیار لازم را به ربات خود ارائه دهید. شیلد موتور آردوینو می‌تواند موتورهای DC و استپر را به پروژه خود اضافه کند. این دستگاه قادر است تا حداکثر 4 موتور DC یا 2 موتور استپر را به طور همزمان هدایت کند.

شکل7: Power DC و موتورهای سروو با موتور Arduino Shield

شیلدهای صفحه لمسی

چه کسی می‌گوید شما فقط می‌توانید از صفحه لمسی در تلفن یا تبلت خود لذت ببرید؟ آن را به آردوینو خود نیز اضافه کنید! این شیلد از یک اسلات microSD تهیه شده است تا بتوانید تصاویر و فیلم ها را مطابق دلخواه نمایش دهید. صفحه نمایش LED کوچک است و اندازه آن در قطر 2.8 اینچی با وضوح 240 × 320 است.

شکل8: فناوری صفحه نمایش لمسی زیبا با Arduino Touch Shield

شیلد GSM

آیا نیاز به راهی برای ارسال پیام‌های متنی، اتصال به وب یا برقراری تماس صوتی دارید؟ شیلد GSM همان چیزی است که شما نیاز دارید. تنها چیزی که باید اضافه کنید یک سیم‌کارت به تلفن همراه شماست تا بتوانید این شیلد را بصورت آنلاین دریافت کنید و سپس می‌توانید دقیقاً مانند تلفن از آن استفاده کنید!

شکل 9: تماس بگیرید، متن بفرستید و با شیلد Arduino GSM به وب متصل شوید.

محفاظ پخش‌کننده MP3

یا تا به حال پیش آمده تا MP3 خانه خود را برای محل کار خود خواسته باشید یا برای پخش برخی موسیقی‌ها به ربات خود نیاز داشته باشید؟ شیلد Arduino MP3 Player را انتخاب کنید. این بورد با یک اسلات microSD برای ذخیره و پخش تمام فایل‌های موسیقی و جلوه‌های صوتی شما مستقیم از شیلد استفاده می‌کند.

شکل 10: موسیقی و سایر جلوه‌های صوتی جالب را با یک Arduino MP3 Player Shield از Sparkfun پخش کنید.

محفاظ joystick

این کیت به شما امکان را می‌دهد یک کنترلر را در بالای آردوینو خود قرار دهید که شامل دکمه‌های فشاری مختلف و یک جوی استیک آنالوگ برای حرکت کامل می‌باشد.

شکل 11: به راحتی ربات خود را با جوی استیک و پدهای جهت‌دار با Arduino Joystick Shield از Sparkfun کنترل کنید.

طراحی محافظ پوششی شیلد آردوینو

اگر برای پیدا کردن شیلد مناسب برای نیازهای خود در لیست بالا اقدام کرده‌اید، پس تنها نیستید. ممکن است زمان آن باشد که طراحی خود را آغاز نمایید. این می‌تواند فرصتی عالی برای ترکیب دانش Arduino و Autodesk EAGLE  برای طراحی اولین حفاظ Arduino باشد که در نهایت آن را با تولید‌کننده خود ایجاد کنید.

خبر خوب این است که شروع به کار با چنین پروژه‌ای چندان سخت نیست. هنگامی که می‌دانید چه چیزی را می‌خواهید طراحی کنید، تمام آنچه شما نیاز دارید، شامل یک Arduino Shield در Autodesk EAGLE می‌باشد.

خوشبختانه هر آردوینو دارای یک فرم شکل یکسان برای مطابقت با استانداردهای آردوینو می‌باشد، از جمله پین‌های قدرت و زمینی روی یک هدر هشت پین، پین‌های آنالوگ روی هدر شش پین و پین‌های دیجیتالی روی یک هدر هجده پین. این پیکربندی پین همیشه بدون در نظر گرفتن شیلدی که شما می‌خواهید ایجاد کنید یکسان می‌باشد.

شکل 12: هر Arduino Shield یک شکل یکسان خواهد داشت.

خبرهای خوب از جامعه آردوینو این است که در حال حاضر وقت خود را صرف ساختن این فاکتور به صورت رایگان برای بارگیری و استفاده در Autodesk EAGLE کرده است! در اینجا سه مکان وجود دارد که می‌توانید از الگوی Arduino Shield برای استفاده در Autodesk EAGLE استفاده کنید.

• element14 کتابخانه آردوینو. اگر فقط یک کتابخانه با فاکتورهای مختلف آردوینو و چیزهای دیگر می‌خواهید، از این کتابخانه استفاده کنید.
• کتابخانه Sparkfun Arduino. این کتابخانه شامل برخی از فرم‌های استاندارد آردوینو به همراه کاتالوگ کامل کتابخانه Sparkfun است. این یکی از محبوب‌ترین کتابخانه‌های مورد علاقه ما است چون شامل یک تن از قطعات عموماً دست‌دوم است و باعث صرفه‌جویی در زمان زیادی می‌شود!
• کتابخانه آدافورت آردوینو. درست مانند کتابخانه Sparkfun، این یکی از Adafruit ها می‌باشد که شامل الگوهای استاندارد سازنده فرم Arduino برای طراحی شیلد شما به همراه سایر کتابخانه‌های دیگر می‌باشد.
• بعد از اینکه الگوی فرم خود را در Autodesk EAGLE باز کردید، زمان آن فرا رسیده است که مراحل طراحی خود را شروع کنید. افراد موجود در Open Electronics یک راهنمای عالی در مورد نحوه طراحی Arduino Shield خود با EAGLE CAD دارند.