Rådgivare
Texten nedan är maskinöversatt från tysk originaltext.
Värt att veta om Arduino Shields och Pi Hats
Grundläggande till Single Board-datorer och mikrocontroller-kort
Was är Arduino Shields och Pi?
Vilka typer av Arduino Shields och Pi Hats finns det?
Vårt praxistipp: Mikrokontroller för smart home
FAQ - vanliga frågor om Arduino Shields och Pi Hats
Grundläggande till Single Board-datorer och mikrocontroller-kort
Bild: Enkortsdator Raspberry Pi® 2 med GPI0-port och USB-anslutningar
Mikrokontrollerkort och enkorts datorer ger hobbyutvecklare och -hobbyer möjligheten att förverkliga egna elektronikprojekt. En Single Board Computer (på tyska: Enkortsdator) är en fristående dator som redan är utrustad med alla väsentliga komponenter som krävs för driften. Det handlar om komponenter som processorer, taktgeneratorer och ROM-minnen samt gränssnitt, till exempel för WLAN eller Ethernet. Alla komponenter är, som begreppet singelboard redan antyder, samlade på ett enda kretskort eller kretskort.
Ett exempel på en känd enkortsdator är Raspberry Pi, ett enchips-system med ARM-mikroprocessor. Den utformades ursprungligen för hobby- och utbildningsändamål, men används även inom industrin, till exempel inom mät-, styr- och reglerteknik och processautomatisering.
MicroController Boards är mindre komplexa uppbyggda än enkortsdatorer och mycket enkelt och användarvänligt konstruerade. Kärnan i dessa kretskort bildar en mikrokontroller. Det är ett halvledarchip där elektroniska komponenter såsom en processor, ett minne, en timer-komponent eller digital-analog-omvandlare gömmer sig. Varje mikrokontroller är utrustad med så kallade i/O-stift (input/output-stift). Det är kontakter med vilka digitala signaler kan tas emot eller skickas.
Om de fungerar som input- eller output-kontakter kan bestämmas fritt. Därför kallas kontaktvolymen för allmän inmatning/utmatning (general purpose input/output [kort: GPIO]). Som Input-konfigurerade stift kan man ta emot signaler, om de till exempel är anslutna till en sensor. En PIN som är konfigurerad som output, gör det bland annat möjligt att styra LED:er, högtalare, motorer, sensorer eller skärmar. De elektroniska komponenterna ansluts till motsvarande in- och utgångar och kan läsas av, styras och kombineras med mikrokontrollern.
Ett mycket känt mikrocontroller-kort är Arduino. Den finns i olika modellvarianter som skiljer sig åt i sin utrustning. Så finns till exempel Arduino Uno, Arduino Nano och Arduino Mega. Arduino Uno lämpar sig tack vare det lilla antalet gränssnitt mycket bra för små projekt och är ett bra val för nybörjare. En utökad version är Arduino Nano, som tack vare sitt mycket lilla format är gjord för miniatyrprojekt. Arduino Mega utmärker sig genom ett stort antal i/O-stift och lämpar sig därför för mer komplexa projekt.
Was är Arduino Shields och Pi Hats?
Arduino Shields och Pi HATS är det enklaste sättet att utvidga funktionerna hos vanliga mikrokontroller-kort eller enkortsdator. Med hjälp av den kan ytterligare kringutrustning installeras utan att lödda, skruvas eller dras ihop. Integrering av kontaktbryggor och kontaktkretskort behövs inte. Det handlar alltså om platssparande lösningar som kräver mycket lite arbete.
Arduino Shields är utökningskretskort som sätts på ett Arduino kort. Du har samma syfte som expansionskort för datorer och kan styra ytterligare funktionalitet genom att öka kapaciteten hos Arduinos. De är konstruerade så att de exakt motsvarar form och stiftbeläggning på moderkortet. Därför kan du enkelt montera den. PI Hats är däremot utformade för Raspberry Pi. Förkortningen står för hårdvaran attached on top, was the measing of kretskorten. PI Hats sätts också enkelt på. Beroende på genomförandet är de lämpliga för att genomföra olika projekt.
En stor fördel med Arduino Shields och Pi Hats är att de kan kombineras med varandra. På så sätt är det möjligt att använda flera shields eller Hats på en enhet. Utbyggnadskorten griper med stift på undersidan även tag i oönskade uttag och bryggor på ovansidan av kretskortet. På så sätt kan flera shields eller Hats staplas på varandra. Begreppet "stacking" är det tekniska ordet för detta. Viktigt att tänka på att det inte förekommer någon dubbelbeläggning av de enskilda stiften. Vissa kort har därför DIP-brytare eller jumper för att ändra beläggningen av de efterfrågade stiften.
Vilka typer av Arduino Shields och Pi Hats finns det?
Shields och Hats finns i olika versioner och är utformade för specifika ändamål. Mest utbredda är kretskort för dataöverföring (Ethernet, WLAN, Bluetooth och så vidare). Det beror på att många Arduino kort till exempel inte är nätverkskompatibla från hemmet. Ethernet Shields är ett alternativ, men ändå en nätverksanslutning. Arduino hängs in i det lokala nätverket och ansluts sedan till internet. WiFi och Bluetooth Shields finns också tillgängliga och kan användas för att koppla ihop smarta enheter med varandra. Även integrering av Arduinos i det trådlösa nätverket är möjlig, t.ex. med en GPRS Shields.
För styrning av motorer (t.ex. via relä) används Shields och Hats också. Med hjälp av Arduino motor Shields till exempel kan motorer och servon anslutas till Arduino Board, drivas och styras. Dessutom finns Relay Shields som tillåter anslutning av komponenter med hög driftspänning som inte täcker Arduino som standard.
Prototyping är också möjlig med Shields och Hats, för att på ett snabbt sätt testa enkla kretsar eller skapa nya idéer. Exempel på prototyping-kretskort är Arduino Proto Shield och Raspberry Pi prototyping. Den senare kan överbyggnader överföras till Breadboard (kretskort för provningskretsar och experiment) på kretskortet.
Dessutom kan Shields användas för att visa data på en display eller för att styra Arduino via pekskärm. LCD Shield och TFT Touch Shield är två bra exempel på detta. Raspberry Pi Game har gjort det möjligt att förvandla moderkortet till en spelkonsol. Den har en display, kan återge ljud och är utrustad med en indikator för batteristatus.
Även kompletta väderstationer kan byggas upp med hjälp av Shields och Hats. Raspberry Pi Sense HAR till exempel utrustats med sensorer för luftfuktighet, temperatur och lufttryck. Modulen installeras med ett visst avstånd till Raspberry-kretskortet och kan i kombination med den tillhörande programvaran registrera och registrera klimatdata. Förutom en mini-joystick för kommandon har modulen en magnetfältsensor och en accelerationsavkänning, så att den även kan användas för att identifiera magnetfält och mätning av accelerationsvärden.
Vårt praxistipp: Arduino Shields och Pi HATS för smart Home
Arduino och Raspberry Pi erbjuder många möjligheter att utforma sitt eget hem smartare - särskilt genom att integrera Shields och Hats. Det finns till exempel anslutningbara kretskort som fungerar som ljudspelare och gör det möjligt att spela upp musik från molnet eller ett lokalt nätverk. Det finns Shields som är utrustade med sensorer för rökdetektering och som därför gör det möjligt att förvandla en Arduino till en rökdetektor. Raspberry Pi Automation HAR till och med lämplig för styrning av elektriska apparater med låg driftspänning.
FAQ - vanliga frågor om Arduino Shields och Pi Hats
Finns det ett sätt att använda Raspberry Pi på Arduino Shields?
Arduino Shields är visserligen uttryckligen utformade för Arduino, kan med hjälp av särskilda plattformar även drivas med Raspberry Pi. Det inbyggda Pi-Board gör det till exempel möjligt att använda Raspberry Pi och Arduino-Shields både tillsammans och oberoende av varandra. Dessutom finns adapterkort och andra brygganslutningar på marknaden.
ICH vill stapla två shieldkort ovanpå varandra som använder samma stift. Finns det någon lösning på detta?
En lösning skulle kunna vara det så kallade Go-between Shield. Den monteras mellan de två shieldkort som är i konflikt och avskärmar de övre och nedre stiften från varandra så att de kan omfördelas. Signalerna från den övre modulen kommer alltså att omdirigeras och konflikten kommer att hävas.