Шилд что это такое

15

Shield. Платы расширения

Shield (Шилд) — это специальная плата расширения для микроконтроллеров, которая насаживается сверху. Получается бутерброд. Иногда на шилд насаживают ещё один шилд. Получается многослойный бутерброд.

Существует большое количество плат расширений. Позже подробно рассмотрим часть из них.

Небольшой список: Sensor Shield (для удобного подключения различных датчиков и модулей), Proto Shield (макетная плата, на которую можно припаять компоненты), Motor Shield (для подключения моторов), Ethernet Shield (локальная сеть или Интернет), LCD Keypad Shield (плата с 1602 дисплеем и кнопками), USB HOST Shield (для подключения Arduino к телефону Android или подключать различные устройства с USB).

19 шилдов для Arduino на все случаи жизни

Шилд – это плата дополнения. Я предлагаю разделить шилды на полноразмерные и отдельные модули. Полноразмерные своими очертаниями повторяют форму платы Arduino, будь то UNO, Nano или MEGA. Отдельные модули – это платы произвольной формы, созданные для выполнения определенного набора функций. И те и другие могут быть как универсальными, так и для выполнения узконаправленных задач.

В магазинах можно встретить великое множество шилдов, а при определенной квалификации вы сами можете развести печатную плату, по форме и расположению выводов повторяющую ардуину и собрать свой уникальный. На картинке изображена плата Arduino UNO с набором шилдов.

Содержание статьи

Универсальная плата для удобного макетирования

Начнем с шилда, который не несёт в себе никаких особенных функций, а создан для удобства монтажа ваших проектов. Итак первый в нашем обзоре облегчит монтаж проектов с платой Arduino Nano, правда толку от малых размеров «НАНО» в таком случае ноль.

На плате расположен разъём для подключения штекера от блока пиитания, стабилизатор напряжения, а также клеммные колодки. Они подписаны и соответствуют выводам «Нанки». Кроме того присутствует кнопка «сброс» и светодиод «Питание».

Второй шилд предназначен для платы Uno. На нем расположена беспаечная макетная плата для сборки проекта и выводы, дублирующие те, что на самой ардуине – удобное решение.

Любой аналоговый датчик нуждается в питании и минусовом контакте, когда их много – перемчек становится столько, что разобраться в схеме будет очень трудно. Поэтому конструкторы придумали шилды для таких решений. В них выведены все входы и выходы, а питающие контакты продублированы и размещены рядом.

Вот пример такой платы для Ардуино версии Мега.

Проводная и беспроводная связь

С помощью этих плат можно организовать управление микроконтроллером по сети через кабель Ethernet, например, или беспроводов – через GSM-связь, вставив сим-карту.

Эта плата называется w5100 – содержит Ethernet модуль и модуль SD-кардридера. Это значит, что можно хранить данные, например лог измерений датчиков на карту памяти и управлять системой через web-интерфейс. Чтобы связать с ним ардуино пользуйтесь библиотеками:

Обратите внимание внешне он повторяет концепцию Arduino UNO R3, кроме того, он подойдет и на Mega.

Если W5100 вам кажется слишком крупным – то ENC28J60 займет меньше места. К сожалению в нем уже отсутствует SD-модуль.

Минусом является то, что он не может быть монтирован на плату, а выполнен в виде отдельного модуля.

W5500 – еще один вариант Ethernet-шилда. По своей сути – это доработанная версия W5100, оптимизированная в плане скорости и энергоэффективности.

Обратите внимание, на полноразмерных шилдах все пины дублируются клеммной колодкой. К сожалению, шилды используют порты. Конкретно этот задействует MOSI, MISO, SCK, и пин 10, для сигнала CS (выбор адресата для связи).

Если вам нужна беспроводная связь – ваш выбор это Wi-fi шилды, если есть интернет и роутер, а если этого нет – GSM-модули или GPRS Шилды.

На фото официальный шилд. На нём установлен слот под Micro SD-карту памяти, а связывается с микроконтроллером он по SPI-протоколам, через Mini-USB можно обновлять его программное обеспечение. Поддерживает 802.11b/g.

GPRS-шилд от «Амперки» вы видите выше. Вы можете заменить антенну на более мощную. Ближе к зрителю виден слот для SIM-карты, чуть дальше слот под батарейку CR1225. Батарейка на плате нужна для хота часов реального времени, а это немаловажное дополнение к возможностям GPRS-шилда. Вы можете отправлять СМС на него и с него.

С помощью этой платы можно вести контроль и давать команды своему умному дому (или любому другому проекту вашей реализации) находясь на любом удалении. Важно, чтобы вы находились в зоне приема сотовой связи.

Микроконтроллер на javascript от «Амперки»:

Как хранить данные на Arduino?

В проектах не вся информация помещается в память микроконтроллера. Иногда требуется хранить некоторые объемы информации. Первое, что приходит на ум, уже сказано – это запись информации с датчиков, чтобы в дальнейшем изучать как изменяется окружающая среда с течение часов, дней, лет. Отличным примером является – домашняя метеостанция. Это полезно не только ученым-исследователям, но и любителям для общего образования и развития.

Это скорее не шилд, а модуль. Он миниатюрен и легок для повторению, кстати, вот его схема.

Есть и полноразмерный шилд хранения данных. Работает с SD-картами памяти, на борту есть модуль часов реального времени, которые питаются от батарейки CR1220 напряжением в 3 В, что является неплохим бонусом.

Управляем мощной нагрузкой с микроконтроллера

Первое что может прийти в голову – это реле. С их помощью можно коммутировать как цепи постоянного тока, так и с бытовой электросетью 220 Вольт они справятся на ура.

Конкретно тот модуль что изображен ниже может коммутировать 1 кВт 220 В нагрузки (или 5А) по каждому из каналов, для повышения мощности можно либо запараллелить несколько каналов, либо включать этим реле магнитный пускатель. В таком случае реле со шилда будут играть роль промежуточных усилителей.

Конечно вы можете коммутировать реле так, как я описал в статье «Подключение внешних устройств к Ардуино», через транзистор и подобрать нужно реле по току, но использовать готовую плату будет надежнее, удобнее и выглядит лучше.

У реле есть один недостаток – ограниченное количество срабатываний – это следствие выгорания контактов. Это бывает из-за возникновения дуги, при размыкании мощной нагрузки (особенно индуктивного характера – это двигателя и т.п.). Сделать такой шилд можно по следующей схеме:

А вот как это выглядит в сборе:

Поэму для включения нагрузки переменного тока можно использовать тиристоры и симисторы. Одна проблема – прямо к ардуине подключать их нельзя, при пробое pn- перехода управляющего электрода, 220 В могут оказаться на плате микроконтроллера и сжечь его. Выход из этой ситуации – использования оптосимистора.

Так как это задача часто становится перед изобретателями, было разработано готовое решение – симисторный shield, его полное название — ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino. Он изначально предназначался для управления свечением «гибкого неона».

У него есть 8 каналов, к которым подключается сеть переменного тока и нагрузка.

Шилды для двигателей

Управление электродвигателем не всегда легкий процесс. В некоторых ситуациях вам может не хватить пинов для реализации поставленной задачи, или алгоритм управления достаточно сложный. С такими платами вы гораздо быстрее одолеете проект своего робота.

Мотор-ШИЛД для ардуино может управлять электродвигателями постоянного тока (4 штуки) или двумя шаговыми моторчиками.

Он построен на базе двух L293. Эта микросхема представляет собой сборку из двух H мостов, это позволяет управлять с возможностью реверса двумя ДПТ, либо 1 шаговым биполярным двигателем. Схемы подключения соответсвенно:

А в левом верхнем углу платы есть две колодки под сервоприводы (плюс, минус и управляющий сигнал). Красным кругом обведено место куда устанавливается перемычка джампер. Если она стоит – то эта плата питается от базовой платы ардуино, а если нет — от внешнего источника на 5 В.

С помощью этого модуля от отечественного производителя можно управлять двумя двигателями постоянного тока, в нём тоже есть джампер объединяющий линии питания микроконтроллера или разъединающий их – для питания от отдельного источника.

Можно управлять двигателями, которые рассчитаны на диапазон напряжение от 5 до 24 Вольт. Вместо 2-х DC-моторов можно использовать 1 однофазный шаговый или запараллелить каналы и подключить 1 мощный DC мотор с током до 4А, а это не мало – 48 Вт при напряжении питания в 24 В.

Для подключения сервопривода нужно три провода – плюс, минус и сигнал, но что делать, если у вас много серв? Ваша плата превратится в месиво из перемычек. Чтобы это избежать есть Мультисерво шилд.

Здесь тоже есть возможность разделения цепей питания, как это было в предыдущем варианте. Итого можно подключить 18 сервоприводов (на плате нумерация от 0 до 17).

Везде есть своя специфика, шилды для необычных задач…

В атмеге328, сердце нашей платы, есть АЦП. Главная проблема в том, что на плате ардуино уно мы видим всего лишь 6 аналоговых входов. Что делать если у нас больше аналоговых датчиков?

Можно собрать две ардуино в единую сеть. Одну использовать в качестве основной, а вторую вспомогательную для изменений и с первой отправлять на сервер сигналы измерений или выводить их на экран… Но это сложно: нужно тратить память на дополнительные строки программного кода для реализации такой системы.

А что если умножить каждый вход на 16? Итого у нас может быть до 16*6=96 аналоговых входов. Это реально с помощью мультиплексора. Он просто переключает по очереди 16 аналоговых каналов на один аналоговый выход, который вы подключаете к такому же входу любого мироконтроллера.

Распознавание голоса

Средствами микроконтроллера Атмега о-о-очень трудно релизовать функцию распознавания голоса, но ардуинщики могут не отчаиваться, есть специальное решение – EasyVR Shield 3.0.

Это готовое, но дорогое решение, на момент написания статьи он стоит почти 100 долларов в России. Сначала шилд запишет вашу команду, затем сравнит её с тем что записано в памяти, определив номер – выполнит её.

Вы можете устроить «диалог с компьютером», он может воспроизводить то, что в нём записано. Без дополнительных усилителей рекомендуется «общаться» с этой платой с расстояния не более 60 см.

Выводим изображение

LCD Keypad shield – это настоящая панель управления. На нём расположен дисплей LCD1602 (16 символов в две строки), и набор кнопок. Из-за них задействовано довольно много портов, например A0 и с D4 по D7 под клавиатуру, а порт D10 – ШИМ-регулятор яркости подсветки. D8 и D9 – сброс и включение.

На самом деле существует много дисплеев совместимых с ардуино. Вернее тех, о которых написано больше всего информации и вы легко их запустите в своей системе. Довольно популярен в кругах самодельщиков дисплей от NOKIA 5110, на выбор есть и OLED и TFT экраны, работающие по I2C. Но они не в «шилдовом» исполнении.

Дисплеи для Ардуино:

Автономное питание

Довольно необычный шилд в этой подборке, который выполняет обычную задачу. Power shield – это литий-ионный аккумулятор со всеми необходимыми защитами и разъёмом для зарядки. Вроде бы ничего особенного, но это обеспечит завершенный вид вашему проекту, а цепи питания не придется размещать рядом с основными платами.

Лучшие магазины Ардуино на Алиэкспресс

Где купить Аrduino Shield и другие электронные компоненты?

Проверенные продавцы Ардуино:

Заключение

Использование шилдов для всех задач проекта позволит избежать излишнего числа перемычек и соединений, а это снизит количество ошибок и лишних перемычек. После сборки вы получите многоэтажный бутерброд из плат заводского изготовления. Такой подход иногда называют «модульная конструкция». Между прочим, это облегчит обслуживание, ремонт и наладку оборудования.

Энтузиасты практикуют проектирование, разводку и сборку уникальных модулей. Это одна из причин высокой популярности Ардуино не просто как платформы для самоделок, макетов и прототипов, но и как платформы для готовых решений.

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Схемы на микроконтроллерах

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день

Шилды для Arduino: зачем нужны платы расширения и какие бывают

Если вы работали с Arduino, то можете знать про платы расширения – шилды, посредством которых можно добавить Ардуино новые возможности. Такая плата содержит разные электронные элементы, а взаимодействует с микроконтроллером через пины Arduino. Отметим, что питается шилд также с основной платы Ардуино, хотя бывают такие случаи, когда возможна запитка с других источников.

Зачем нужен шилд

Такая вещь пригодится для экономии времени. Вам не надо расходовать время на проектирование и пайку, вы все получаете в уже собранном виде и можете приступать к использованию. Проработанные и собранные профессионалами устройства отличаются надежностью и компактностью. Интернет магазин радиодеталей и электронных компонентов https://crazybots.ru/ предлагает различные шилды.

Как подключить шилд

Подключается все просто, никаких лишних проводов. Контакты шилда надо вставить в разъем платы Arduino. Делается это без лишних усилий, главное – осторожно действуйте. Можно подключить несколько шилдов сразу, для этого они устанавливаются один на другой. В итоге будет получен функциональный «пирог».

Sensor Shield

Именно с этой платой расширения владельцы Ардуино встречаются часто. Она весьма простая и имеет основную задачу –дать возможность удобного подключения к Arduino. Эта вещь приходит на помощь, когда к контроллеру требуется подключение сразу нескольких датчиков и модулей.

Relay Shield

Реле – основной узел многих устройств для автоматизации. Является главной деталью при создании проектов «умного дома». Посредством управления реле с контроллера можно делать самые разные вещи – включать и выключать свет, активировать замки, запускать полив растений и т. д.

Protoshield

Протошилд сам по себе не делает ничего, однако он очень полезный. Используя его, можно создать собственную, эксклюзивную плату расширения. Прекрасный вариант для прототипирования собственных устройств.

Ethernet Shield

То самое устройство, которое поможет сделать ваш проект независимым от компьютера. С помощью данного шилда можно подключить Arduino к проводной сети.

LCD Keypad Shield

Удобное решение для того проекта, где требуется отобразить текстовую информацию на дисплее. Также на нем расположены функциональные кнопки.

Music Shield

Этот модуль позволяет воспроизводить музыку в отличном качестве. Есть и другие виды плат расширения – у каждой свои положительные стороны.

(shield)

блокер
блин
Часть экипировки вратаря в хоккее с шайбой. Большой прямоугольный щиток на тыльной стороне руки вратаря, которой он держит клюшку, предназначен для защиты тыльной стороны ладони и одновременно является эффективным инструментом отражения бросков.
[ Департамент лингвистических услуг Оргкомитета «Сочи 2014». Глоссарий терминов ]

EN

blocker
shield
Part of a goalkeeper's equipment in ice hockey. A large rectangular pad attached to the front of the goalkeeper's stick hand that is designed to protect the back of the hand, and is also an effective tool for saving the shots.
[ Департамент лингвистических услуг Оргкомитета «Сочи 2014». Глоссарий терминов ]

Тематики

Синонимы

• blocker
• shield

защищать
—
[[http://www.rfcmd.ru/glossword/1.8/index.php?a=index&d=23]

защищать
—
[ Лугинский Я. Н. и др. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике. 2-е издание — М.: РУССО, 1995 — 616 с. ]

Тематики

• защита информации
• электротехника, основные понятия

• protect
• shield

козырёк
—
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

• shield
• visor

EN

shield
barrier or enclosure provided for mechanical protection, which may also have the function of a screen
[IEV number 151-13-13]

FR

blindage (mécanique), m
barrière ou enveloppe fournissant une protection mécanique et pouvant aussi assurer la fonction d’un écran
[IEV number 151-13-13]

Параллельные тексты EN-RU

Live parts are protected by screens guaranteeing an IP20 degree of protection.
[Schneider Electric]

Токоведущие части надежно защищены механическими экранами, обеспечивающими степень защиты IP20.
[Перевод Интент]

Тематики

• НКУ (шкафы, пульты. )

• screen
• shield

ограждать
(барьером безопасности на АЭС)
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

ограждение печи
Элемент конструкции печи, ограждающий рабочее пространство от окружающей среды для проведения технологического процесса. Ограждение может быть холодное или горячее («футеровка»). Холодное ограждение обычно металлическое, водоохлаждаемое, температуpa внутренней поверхности < 100 °С (водоохлаждаемые кожухи, кессоны, панели и т.п.), обладает малой тепловой инерцией.
Горячее ограждение имеет температуру внутренней поверхности, близкую к рабочей температуре печи, и участвует в теплообмене в качестве излучателя и диффузионного отражателя. Ею изготовляют из огнеупорных и теплоизоляционных керамических материалов (футеровка) или металлических или графитовых экранов (экранная теплоизоляция).
[ http://metaltrade.ru/abc/a.htm]

Тематики

• enclosure
• shield

ослабление системой защит
(напр. излучения на АЭС)
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

предохранительный кожух
—
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

• guard plate
• protective shell
• shield

шейная пластина
Часть трахеостомической трубки, которая приблизительно повторяет контур шеи и используется для фиксации положения трубки.
[ ГОСТ Р 52423-2005]

Тематики

• ингаляц. анестезия, искусств. вентиляц. легких

• neckplate
• shield

• Halsplatte
• Shild

Тематики

• геология, геофизика

Обобщающие термины

• структурные элементы тектоносферы
• эндогенные геодинамические процессы

щит (кожуха электрической машины)
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

• электротехника, основные понятия

щит проходческий
Передвижная механизированная крепь для ограждения горных выработок при их проходке в мягких породах
[ Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР) ]

Тематики

• shield
• tunnelling shield

• Streckenvortriebsmaschine
• Vortriebsschild

экран
Материал, уменьшающий распространение электромагнитных полей в части или в целом в обмотке или в пространстве, окружающем вихретоковый преобразователь
[ Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г. ]

Тематики

• виды (методы) и технология неразр. контроля

• screen
• shield

экранировать
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва]

Тематики

• электротехника, основные понятия

14 shield

15 shield

16 shield

17 shield

18 shield

19 shield

20 Shield

См. также в других словарях:

SHIELD — Personnage de fiction Activité(s) Agence gouvernementale Adresse Héliporteur (Helicarrier) … Wikipédia en Français

shield´er — shield «sheeld», noun, verb. –n. 1. a piece of armor carried on the arm or in the hand to protect the body in battle, used in ancient and medieval warfare. 2. anything used to protect: »He turned up his collar as a shield against the cold wind. A … Useful english dictionary

Shield — Shield, v. t. [imp. & p. p. ; p. pr. & vb. n. .] [AS. scidan, scyldan. See , n.] 1. To cover with, or as with, a shield; to cover from danger; to defend; to protect from assault or injury. [1913 Webster] Shouts of… … The Collaborative International Dictionary of English

Shield — Shield, n. [OE. sheld, scheld, AS. scield, scild, sceld, scyld; akin to OS. scild, OFries. skeld, D. & G. schild, OHG. scilt, Icel. skj[ o]ldr, Sw. sk[ o]ld, Dan. skiold, Goth. skildus; of uncertain origin. Cf. .] 1. A broad piece of… … The Collaborative International Dictionary of English

shield — [shēld] n. [ME schelde < OE scield, akin to Ger schild < Gmc * skild < IE base * (s)kel > SHELF] 1. a flat, usually broad, piece of metal, wood, etc., carried in the hand or worn on the forearm to ward off blows or missiles 2. any… … English World dictionary

Shield — steht für The Shield – Gesetz der Gewalt, eine US amerikanische Krimiserie Mark Shield (* 1973), ein australischer Fußballschiedsrichter William Shield (1748 1829), englischer Komponist Diese Seite ist eine Begriffsklärun … Deutsch Wikipedia

shield — [n] protection absorber, aegis, armament, armor, buckler, buffer, bulwark, bumper, cover, defense, escutcheon, guard, mail, rampart, safeguard, screen, security, shelter, ward; concepts 712,729 shield [v] protect bulwark, chamber, conceal, cover … New thesaurus

shield — ► NOUN 1) a broad piece of armour held for protection against blows or missiles. 2) a sporting trophy consisting of an engraved metal plate mounted on a piece of wood. 3) Heraldry a stylized representation of a shield used for displaying a coat… … English terms dictionary

Shield — См. Защитный экран Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 … Термины атомной энергетики

shield — I noun aegis, buckler, buffer, bulwark, clipeus, cover, covert, coverture, defense, guard, protection, protector, rampart, refuge, safeguard, sanctuary, screen, scutum, security, shelter II index blind (obscure) … Law dictionary

shield — vb protect, guard, safeguard, *defend Analogous words: preserve, conserve, *save: *harbor, shelter, lodge, house … New Dictionary of Synonyms