Módulos y Shields Arduino

Una de las principales ventajas de la plataforma Arduino es su popularidad. La plataforma cuenta con el apoyo activo de los fabricantes de dispositivos electrónicos que producen versiones especiales de varias tarjetas, ampliando la funcionalidad básica del controlador.

Estas tarjetas, que pueden ser módulos o bien tarjetas de expansión (también llamadas arduino shield o simplemente shields), se utilizan para realizar una variedad de tareas y pueden simplificar significativamente la vida de los usuarios.

En esta cetegoría nos ocuparemos de todos los módulos y shields que podemos utilizar con Arduino.

Arduino Nano Shield

Modulo Arduino Nano Shield

Se conoce como “Arduino Nano Shield” a la placa o módulo que sirve como expansión de I/O (entradas y salidas) y nos facilita el uso del Arduino Nano cuando necesitamos…

Módulo L298N

Módulo Controlador de Motores L298N El módulo L298N es un motor driver con un doble puente H que nos permite manejar dos motores de corriente continua o un motor paso…

Módulos Arduino

Existen muchas placas que no llegan a ser Shields, ya que no son apilables, a las que llamamos módulos. Ejemplos de módulos pueden ser el controlador de motores L298N o el módulo HC-05 para conectividad Bluetooth.

 

Shields Arduino

Las shields son las placas que se montan encima de otras y sirven para brindar alguna funcionalidad extra o ampliar las capacidades de hardware de nuestro arduino, como por ejemplo manejo de motores, conectividad ethernet o wifi, etc.

Las Shields por lo general son apilables, pudiendo montar varios “pisos” de placas uno arriba de otro.

La palabra inglesa Shield se traduce como escudo o pantalla. En nuestro contexto, debe entenderse como algo que cubre la placa controladora, que crea una capa adicional de dispositivo, una pantalla detrás de la cual se esconden varios elementos.

 

¿Por qué necesitamos arduino shields?

La respuesta es muy simple: 1) para ahorrar tiempo, y 2) alguien podría ganar dinero con ello. ¿Por qué perder tiempo diseñando, ensamblando, soldando y depurando un módulo propio si lo podemos conseguir ya hecho y probado?

Las tarjetas de expansión bien diseñadas y montadas en equipos de calidad suelen ser más fiables y ocupan menos espacio en el dispositivo final. Esto no significa que debamos descartar la idea de investigar y armar nosotros nuestras placas, después de todo, un buen maker siempre trata de entender cómo funciona lo que utiliza. Pero podemos hacer dispositivos más complejos, si no tratamos de inventar la pólvora en cada proyecto, y nos centramos en el hecho de que antes que nosotros, otras personas ya resolvieron y simplificaron algunas cosas.

Naturalmente, hay que pagar por el desarrollo de otros. Casi siempre el costo de estas placas será más alto que el precio de los componentes individuales. Pero dependerá de cada uno decidir qué tan crítico es gastar tiempo o dinero. Teniendo en cuenta los bajos costos de la industria china, el coste de los shields de arduino disminuye constantemente, por lo que la mayoría de las veces conviene más optar por el uso de dispositivos prefabricados.

Los ejemplos más populares de estos módulos y shields arduino son las tarjetas de expansión para trabajar con sensores, motores, pantallas LCD, tarjetas SD, redes y GPS, escudos con relés incorporados para la conexión a la carga.

Conexión de escudos Arduino

Para conectar un shield a arduino basta con calzarla o acoplarla cuidadosamente en la placa principal. Normalmente, los pines de la placa se enchufan fácilmente en los zócalos de la placa Arduino. En algunos casos, es posible que sea necesario ajustar cuidadosamente los pines si la tarjeta no está soldada correctamente. Lo principal aquí es actuar con cuidado y no aplicar una fuerza excesiva.

Como regla general, cada tarjeta de expansión está diseñada para una versión específica del controlador, aunque, por ejemplo, muchos shields para el Arduino Uno funcionan normalmente con las placas Arduino Mega. El pinout de los contactos en el mega se hace de manera que los primeros 14 contactos digitales y contactos en el lado opuesto de la placa coincidan con la ubicación de los contactos en la Arduino UNO.

Programación de Arduino Shield

La programación de un circuito de placa de expansión no es diferente de la programación habitual de Arduino, porque desde el punto de vista del controlador simplemente conectamos nuestros dispositivos a sus pines habituales. En el esquema es necesario especificar los pines que están conectados a los contactos correspondientes en la placa de expansión. Por regla general, el fabricante indica los pines correspondientes en la propia etiqueta o en un manual de conexión separado. Si descarga los bocetos recomendados por el fabricante de la placa, ni siquiera tendrá que hacer esto.

La lectura o escritura de las señales de las etiquetas también se hace de la forma habitual: usando las funciones analogRead (), digitalRead (), digitalWrite () y otros comandos conocidos para cualquier Arduinero. En algunos casos, puede haber colisiones cuando estás acostumbrado a este esquema de conexión, y el fabricante ha elegido otro. Aquí sólo hay que tener cuidado.

Shield de sensores Arduino

Como regla general, esta placa de expansión se incluye en los kits de arduino, y por lo tanto es con esta tarjeta con la que los Arduinistas se encuentran más a menudo. El Shield es bastante simple – su principal tarea es proporcionar opciones más convenientes para conectarse a la placa Arduino. Esto se hace por medio de conectores de alimentación y tierra adicionales conectados a la tarjeta a cada uno de los pines analógicos y digitales. También en la placa se pueden encontrar conectores para conectar una fuente de alimentación externa (para conmutar es necesario instalar puentes), LED y botón de reinicio. Las opciones de etiquetas y los ejemplos de uso se encuentran en las ilustraciones.

Existen varias versiones de la tarjeta de expansión del sensor. Todos se diferencian en el número y tipo de conectores. Las más populares hoy en día son las versiones de Sensor Shield v4 y v5.

Motor Shield para Arduino

Este escudo Arduino es muy importante en proyectos de robótica, ya que te permite conectar a la placa Arduino inmediatamente motores ordinarios y servomotores. La tarea principal de la placa es asegurar la gestión de los dispositivos que consumen suficiente corriente para una placa Arduino normal. Las características adicionales de la placa son la función de control de la potencia del motor (por medio de PWM) y el cambio de la dirección de rotación. Hay muchos tipos de placas de blindaje del motor. Todos ellos tienen en común la presencia en el circuito de un potente transistor, a través del cual se conecta una carga externa, elementos de disipación de calor (normalmente un radiador), el circuito para conectar una fuente de alimentación externa, conectores para conectar los motores y el pin para conectar el arduino.

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Arduino Ethernet Shield

El trabajo en red es una de las tareas más importantes de los proyectos modernos. Existe una tarjeta de expansión para la conexión a la red local a través de Ethernet.

Placas de expansión para prototipos

Estas placas son muy sencillas: disponen de placas de contacto para el montaje de los elementos, de un botón de rearme y de la posibilidad de conectar una fuente de alimentación externa. El objetivo de estas etiquetas es aumentar la compacidad del dispositivo, cuando todos los componentes necesarios se encuentran directamente encima de la placa principal.

Arduino pantalla LCD y pantalla tft

Este tipo de placa se utiliza para trabajar con pantallas LCD en arduino. Como usted sabe, incluso la más simple conexión de pantalla de texto de 2 líneas no es una tarea trivial: es necesario conectar 6 contactos de la pantalla a la vez, sin contar la fuente de alimentación. Es mucho más fácil insertar el módulo listo en la tarjeta y simplemente cargar el croquis correspondiente. La popular pantalla LCD Keypad Shield tiene de 4 a 8 botones en el tablero, lo que le permite organizar una interfaz externa para el usuario del dispositivo. TFT Shield también ayuda

Arduino Data Logger Shield

Otra tarea, que es bastante difícil de implementar de forma independiente en sus productos, es el almacenamiento de los datos recibidos de los sensores, con referencia temporal. La etiqueta ya confeccionada no sólo permite guardar datos y recibir tiempo del reloj incorporado, sino también conectar los sensores de forma cómoda mediante soldadura o en la placa de montaje.

En resumen

En este artículo hemos considerado sólo una pequeña parte del enorme surtido de varios dispositivos que amplían la funcionalidad de arduino. Las tarjetas de expansión le permiten concentrarse en lo más importante: la lógica de su programa. Los creadores de cada escudos proveen información sobre la instalación correcta y el modo de suministro de energía necesario. Todo lo que tienes que hacer es encontrar la placa correcta, conectarla al arduino y cargar el sketch.