خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / آموزش ساخت شیلد مخصوص برای آردوینو و انواع میکروکنترلرها

آموزش ساخت شیلد مخصوص برای آردوینو و انواع میکروکنترلرها

میکروکنترلرهایی مثل آردوینو بهترین روش برای کنترل پروژه های الکترونیکی هستند. اما نمی توان قطعات خارجی را به آنها وصل کرد. به همین خاطر باید راهی برای اتصال قطعات الکترونیکی به آنها پیدا کرد. سیم جامپر یکی از این روش هاست اما آویزان بودن کلی سیم دور میکروکنترلر معایب خودش را دارد. روش کارآمدتر ساخت شیلد است؛ شیلد یک برد مدار است که از چند پین برای اتصال قطعات به پین های میکروکنترلر استفاده می کند.

آموزش ساخت شیلد مخصوص آردوینو
آموزش ساخت شیلد مخصوص آردوینو

شیلد یکی از بهترین راه های اتصال قطعات یک مدار به یکدیگر هستند. از شیلدها می توانید برای کنترل انواع موتور، رله، LEDها یا هر چیز دیگر استفاده کرد. در بسیاری از پروژه های آردوینوی سایت هم از شیلد استفاده شده است. در این پست ساخت شیلد مخصوص متناسب با میکروکنترلر را یاد می گیرید.

شیلدهای آماده در بازار به فروش می رسند اما ساخت شیلد مخصوص به شما این امکان را می دهد که اندازه مدار و سایر ویژگی هایش را کنترل کنید (مثلاً شیلد انرژینو که میزان انرژی مصرفی دستگاه را مانیتور می کند یا شیلد باتری که امکان وصل کردن باتری به آردوینو را فراهم می کند). ضمناً می توانید هزینه های پروژه را هم کاهش بدهید.

گام اول : ابزار مورد نیاز

وسایل مورد نیاز
وسایل مورد نیاز
  • دستگاه لحیم کاری
  • قلع
  • سیم چین
  • سیم لخت کن
  • دم باریک

گام دوم : پین هدرها را انتخاب کنید

برای اتصال تمام شیلدها به میکروکنترلر نیاز به پین هدر دارید. برای اتصال شیلد به میکروکنترلر از دو نوع پین هدر نر و ماده (تصویر اول) استفاده می کنیم.

از پین هدرهای ماده که پین های بلند اضافی هم دارند، وقتی استفاده می کنیم که بخواهیم یک یا چند شیلد دیگر را هم روی شیلد اصلی وصل کنیم. از این پین هدرها برای ایجاد اتصالات موقت با برد به وسیله سیم جامپر هم استفاده می شود.

پین هدرهای نر هم برای انواع دیگر شیلد استفاده می شوند و بخاطر کوچک بودن پین هایشان براحتی می توانید آنها را به بالا یا پایین بردهای مدار لحیم کنید.

گام سوم : برد مدار را انتخاب کنید

اکثر انواع برد مدار در ساخت شیلد قابل استفاده هستند. بهترین نوع هم برد مدار دو طرفه است که هر دو طرفش اسیدکاری شده است. با استفاده از این بردها دست تان در ایجاد اتصالات بازتر است و می توانید طراحی شیلد را طبق نیاز پروژه تان تغییر بدهید. اگر به این نوع برد دسترسی ندارید، می توانید دو تکه برد مدار یک طرفه را از پشت بهم بچسبانید. به این ترتیلب می توانید اتصالات را هر دو طرف برد ایجاد کنید و کلی فضای اضافی هم برایتان می ماند. پرف برد هم انتخاب خوبی است چون می توانید تمام اتصالات لازم برای ساخت شیلد را خودتان ایجاد کنید.

در ساختنی بخوانید :  با قایق اسباب بازی آباژور کودک شیک و ارزان بسازید !

گام چهارم : آموزش ساخت شیلد پروتو

شیلد پروتو ساده ترین نوع شیلد است که فقط از یک برد مدار و چند پین هدر ساخته می شود. برای ساخت این شیلد فقط باید پین هدرها را کمی اصلاح کنید و سپس آنها را روی برد لحیم کنید.

فاصله بین سوراخ های پین بیشتر مدل های آردوینو 2 میلیمتر (اندازه استاندارد) است. البته فاصله بین پین های 7 و 8 مقداری کمتر است. برای جبران این مشکل، باید پین ها را کمی خم کنید. با خم کردن پین ها، پین های بالایی با فاصله استاندارد بین سوراخ های روی پرف برد تراز می شوند و پین های پایینی با فاصله کمتر سوراخ های روی آردوینو تراز می شوند. اگر از پین هدرهای نر استفاده می کنید، باید بالای هر پین را خم کنید. در صورت استفاده از پین هدرهای ماده هم باید پایین پین ها را خم کنید. بای اینکه مطمئن شوید قطعات با هم تراز هستند، قبل از لحیم کردن یکبار پین ها را با آردوینو تست کنید.

بعد از ساخت شیلد پروتو، می توانید سایر قطعات را اضافه کنید و هر نوع مداری که می خواهید بسازید.

گام پنجم : آموزش ساخت شیلد رله

برای ساخت شیلد رله باید کارتان را از شیلد پروتو که در مرحله قبل ساختید، شروع کنید و قطعات زیر را به آن اضافه کنید:

  • رله پنج ولتی
  • دیود
  • ترانزیستور NPN
  • مقاومت 1K
  • مقاومت 100ohm
  • LED
  • کانکتور ترمینال پیچی
  • سیم جامپر

بعد از اینکه شیلد پروتو را آماده کردید، کویل رله را بین پین کالکتور ترانزیستور و پین 5 ولتی آردوینو وصل کنید. دیود را هم به صورت موازی به کویل رله وصل کنید؛ طوری که کاتد به 5 ولتی وصل باشد. یک LED و یک مقاومت را هم به صورت موازی و با سیم به کویل رله وصل کنید. به این ترتیب وقتی رله روشن بشود، LED هم روشن می شود. پین امیتر ترانزیستور را به پین GND آردوینو وصل کنید. پین پایه ترانزیستور را هم با یک مقاومت یک کیلویی به یکی از پین های دیجیتال وصل کنید. در نهایت هم ترمینال پیچی رله را به کانکتور ترمینال پیچی وصل کنید. با اینکار می توانید براحتی اتصالات موقت روی رله را ایجاد کنید.

در ساختنی بخوانید :  قاب عکس های قدیمی را به تابلوی شیشه ای با طرح دلخواه تان تبدیل کنید

گام ششم : آموزش ساخت شیلد سروو موتور

برای ساخت شیلد سروو موتور هم باید یک شیلد پروتوی آماده داشته باشید. برای تبدیل کردن شیلد پروتو به شیلد سروو به چند کانکتور پین هدر، سیم جامپر و کانکتور نیاز دارید.

برای روشن کردن سروو موتور، باید سیم ها را طبق کدبندی رنگی که در تصاویر بالا می بینید وصل کنید. سیم قرمز به ولتاژ تغذیه مثبت وصل می شود. سیم مشکی (یا قهوه ای) به اتصال به زمین وصل می شود. سیم سوم هم سفید، نارنجی، زرد، آبی یا مشکی است. این یکی سیم سیگنال است و به یکی از پین های دیجیتال وصل می شود.

برای سرووهای کم مصرف، می توانید موتور را از طریق آردوینو تغذیه کنید. این را هم در نظر داشته باشید که حداکثر خروجی آردوینو 200 میلی آمپر است. پس اگر می خواهید چند سروو موتور کنترل کنید یا اگر موتور نیاز به جریان زیادی دارد، به منبع تغذیه خارجی یا پک باتری نیاز دارید. اگر سروو موتوری که استفاده می کنید شش ولتی است، بهتر است از یک پک باتری متشکل از چهار باتری AA استفاده کنید. این پک باتری باید به پین Vin و GND آردوینو وصل بشود. از این پک باتری می توانید برای تغذیه خود آردوینو هم استفاده کنید.

حالا باید پین هدرهایی را اضافه کنید که سروو را به آردوینو وصل می کنند. سه سری پین هدر به برد مدار و درست زیر کانکتورهای پین های دیجیتال وصل کنید. با چند قطره قلع، سری بالایی پین ها را به کانکتورهای پین دیجیتال مجاور وصل کنید. ردیف دیگر پین ها این سری پین ها را به پین Vin و GND وصل می کند. اینکار را برای پین سوم هم تکرار کنید و آن را به یکی از پین های Vin یا GND وصل کنید.

اگر با چند سروو کار می کنید، باید سیم های مثبت و سیم های منفی سرووها را بهم وصل کنید. برای اتصال این ترمینال های مجاور را با کمی قلع بهم وصل کنید. اگر برایتان سخت است از هویه بین پین هدرها استفاده کنید، سر پین ها را کمی به پایین فشار بدهید. با اینکار هنگام لحیم کاری پین های وسطی دست تان آزادتر خواهد بود. بعد از اینکه لحیم کاری تمام شد، می توانید پین ها را به ارتفاع اصلی برگردانید.

در ساختنی بخوانید :  با برد آردوینو و تگ RFID دستگاه حضور و غیاب بسازید

حالا می توانید سروو موتورها را به شیلد و آردوینو وصل کنید. با همین روش ساده و ارزان می توانید تا دوازده سروو موتور را با یک برد آردوینو کنترل کنید.

گام هفتم : آموزش ساخت شیلد کنترلر سرعت موتور

آخرین نوع شیلدی که یاد می گیرید، شیلد کنترلر سرعت موتور است. برای ساخت این شیلد به قطعات زیر نیاز دارید:

  • موتور DC
  • ترانزیستور برق NPN
  • دیود
  • مقاومت 1K
  • سیم جامپر
  • کانکتور باتری
  • کانکتور ترمینال پیچی
  • LED (اختیاری)
  • مقاومت 1K (اختیاری)

ساده ترین نوع کنترلر سرعت موتور از سیگنال مدولاسیون عرض پالس یا سیگنال PWM استفاده می کند. این سیگنال را می توانید با هر کدام از پین های PWM آردوینو ایجاد کنید. متاسفانه حداکثر خروجی پین های دیجیتال آردوینو 40 میلی آمپر است. این میزان برای روشن کردن بسیاری از موتورها کافی نیست. به همین خاطر باید از یک منبع تغذیه خارجی مثل پک باتری استفاده کنید.

وقتی با منبع تغذیه خارجی استفاده می کنید، باید از ترانزیستور برق هم استفاده کنید. با وصل کردن پین PWM آردوینو به پین پایه ترانزیستور می توانید موتور را با سیگنال آردوینو کنترل کنید.علاوه بر تزانزیستور باید یک مقاومت هم برای محدود کردن جریان وارده به پین پایه ترانزیستور اضافه کنید. یک دیود هم به صورت موازی به موتور اضافه کنید. این دیود از آردوینو در برابر جهش ولتاژ بعد از خاموش شدن ناگهانی موتور محافظت می کند.یک LED هم به صورت موازی به موتور وصل کنید تا تنظیمات سرعت موتور را به صورت بصری ببینید. البته این LED اختیاری است و تاثیری در کارکرد شیلد ندارد.

  1. ابتدا سیم مثبت کانکتور پک باتری را به برد مدار مجاور پین Vin وصل کنید. سپس سر سیم را Vin پین هدر لحیم کنید. سیم منفی کانکتور باتری را هم به پین GND مجاور برد وصل کنید و سپس آن دو را بهم وصل کنید.
  2. ترانزیستور را روی برد قرار بدهید و پین امیتر به پین GND آردوینو وصل کنید.
  3. یک سیم جامپر به این اتصال وصل کنید و این اتصال را به یکی از ترمینال های کانکتور پیچی وصل کنید. پین پایه را به یکی از پین های PWM آردوینو (به همراه یک مقاومت یک کیلویی) وصل کنید. در نهایت هم پین کالکتور را با سیم به یکی از ترمینال های کانکتور پیچی وصل کنید. ترمینال دیگر کانکتور پیچی را هم به پین Vin وصل کنید.
  4. اگر می خواهید به شیلد کنترلر سرعت LED هم اضافه کنید، باید آن را بین پین های PWM و GND اضافه کنید. یک مقاومت بردارید و یک سرش را به همان پین PWM که به پین پایه ترانزیستور وصل است، وصل کنید. پایه دیگر مقاومت را هم را به آند LED وصل کنید. کاتد LED را هم به پین GND وصل کنید.

شیلد کنترلر سرعت موتور آماده است. حالا فقط باید موتور را به کانکتور پیچی وصل کنید. با از فرمان analogWrite استفاده کنید و یک سیگنال PWM به موتور ارسال کنید و سرعتش را کنترل کنید.

تجربیات تان از ساخت این شیلدها را با کاربران ساختنی به اشتراک بگذارید.

منبع

خلاصه مطلب
آموزش ساخت شیلد مخصوص برای انواع میکروکنترلرها
عنوان مطلب
آموزش ساخت شیلد مخصوص برای انواع میکروکنترلرها
توضیح کوتاه
طرز ساخت چهار شیلد مخصوص آردوینو را یاد بگیرید.
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

ساخت ژنراتور نوسان ساز IPWM با استفاده از آردوینو... مدولاسیون پهنای پالس (PWM) مبنایی برای کنترل در الکترونیک قدرت است. اکثردستگاه های قدرت نیمه هادی در مدارهای الکترونیک قدرت به وسیله سیگنال های مدولاس...
آموزش ساخت سرعت سنج دوچرخه با برد آردوینو و میکروکنترلر Atmega 328p... در این ساختنی آموزش ساخت سرعت سنج دوچرخه را یاد می گیرید. قطعه اصلی این سرعت سنج میکروکنترلر آردوینو است که کار با آن بسیار ساده است. ما کدهای آردوینو...
آموزش کنترل سروو موتور با پتانسیومتر و برد آردوینو... کنترل سروو موتور با پتانسیومتر یکی از پرکاربردترین روش های کنترل سروو است که در این ساختنی به آن می پردازیم. از این روش می توانید در انواع پروژه های ر...
قفل در برقی بسازید را با بلوتوث کنترل کنید... با این پروژه آردوینو می توانید قفل در برقی را از طریق موبایل یا تبلت اندرویدی تان کنترل کنید. برای اضافه کردن قابلیت بلوتوث به قفل در برقی می توانید ا...
آموزش ساخت کولر رومیزی کوچک با آردوینو و سنسور حرارتی... قبلاً در ساختنی آموزش ساخت پنکه رومیزی را یاد گرفته اید. اگر برای خنک کردن اتاق نیاز به خنک کننده های بزرگتر دارید، این کولر رومیزی را بسازید. این کول...
با آردوینو یک ساعت QR clock بسازید و زمان را با کد QR نمایش بدهید... در این ساختنی طرز ساخت ساعت QR clock را یاد می گیرید که زمان را با کد QR نمایش می دهد. این ساعت با برد آردوینو UNO و شیلد نمایشگر لمسی TFT Seeed Studi...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

راه اندازی استپر موتور با استفاده از آردوینو

کنترل استپر موتور با آردوینو و استفاده از IC دارلینگتون UL2003A

در این ساختنی قصد توضیح جنبه های متفاوتی از کنترل استپر موتور (Stepper Motor) توسط آردوینو …

پاسخ دهید