به صورت کلی می توان ماژول ها را نسخه های کوچکتر و ساده تر از نظر تعداد قطعات قرار گرفته روی بردهای آردینو دانست. البته این تفاوت فقط از نظر تعداد بوده و از نظر میکروکنترلر و سرعت پردازش این قطعات همانند برد های آردوینو عمل می کنند. در ادامه مهم ترین نمونه های شیلد آردوینو و ماژول ها،کاربرد و نقاط قوت و ضعف هر کدام را بیان می کنیم.
شیلد آردوینو چیست؟
بردهای آردوینو (Arduino) قطعات فوق العاده و شگفت انگیزی هستند که در مدار استفاده می شوند و شما می توانید کارهای مختلفی را با استفاده از این بردها انجام دهید. این بردها در حقیقت، بردهای اصلی هستند که از تعدادی میکروکنترلر تشکیل شده اند و می توان با استفاده از برنامه نویسی برای میکروکنترلرها ایده های الکترونیکی مختلف را اجرا کرد.
اما هنگامی که صحبت استفاده از تکنولوژی های دیگر مانند بلوتوث، وای فای، GPS و GSM به میان می آید استفاده از این بردها به تنهایی کار را سخت می کند. در اینجا شیلد آردوینو (Arduino Shield) وارد عمل شده و کار را برای ما راحت تر می کند. در واقع می توان شیلدها را بردهای مداری ماژولاری دانست که روی هم نصب می شوند و قابلیت های سخت افزاری و امکانات برد آردوینو را افزایش می دهند.
ما در مقاله علت استفاده از شیلد الکترونیکی در برد آردوینو توضیحات جامعی در مورد این موضوع داده ایم که خواندن آن خالی از لطف نیست.
کاربرد شیلد آردوینو تنها به بخش سخت افزاری برد (از بابت کاهش سیم کشی مدار) مختص نمی شود و کاربرد فوق العاده آنها را می توان در کتابخانه های مخصوصی که برای کدنویسی آنها در دسترس قرار می گیرد دانست. این کتابخانه ها کار کدنویسی و استفاده از قابلیت های سخت افزاری شیلد را بسیار راحت کرده است.
نکته خوشحال کننده اینجاست که برای اکثر وسایل و چیپ ها شیلد مخصوصی موجود است. از جمله می توان به شیلد LCD ، شیلد wifi و بلوتوث ، شیلد درایور موتور و … اشاره کرد.
در مورد طریقه نصب این شیلدها بر روی برد باید گفت روی برد آردوینو هدرهای مادگی مخصوصی وجود دارد که پین های شیلد در این هدرها قرار گرفته و اتصال را برقرار می کند.
ماژول چیست؟
همانطور که در بالا اشاره کردیم ماژول را نسخه کوچکتر برد از نظر تعداد قطعات معرفی میکنند. به عنوان مثال در اغلب ماژول های آردوینو مبدلUSB بهSERIAL درون سازی شده است و به صورت نرم افزاری داخل میکروکنترلر اصلی قرار داده شده و برای آن یک میکروکنترلر جدا یا یک مبدل جدا تعبیه نشده است. اتصال بخش های مختلف در ماژول ها با کمک سیم های جامپر برقرار می شود.
در حقیقت می توان ماژول را یک قطعه کامل از یک دستگاه بزرگ دانست که قابلیت جابه جایی با ماژول های دیگر را داراست. همچنین می توان آن را از روی یک دستگاه برداشت و به دستگاه دیگری منتقل کرد؛ چرا که ماژول ها حالت عمومی دارند و برای دستگاه خاصی ساخته نشده اند.
به همین صورت می توان گفت شیلد در حقیقت نوعی ماژول است که از لحاظ ابعاد برد و همچنین فرم چینش پینها، به گونه ای طراحی شده که بتوان آن را روی بردهای دیگر سوار کرد و نیاز به سیم جامپر و شلوغی برد و مدار نیست.
معرفی مهم ترین مدل های شیلد آردوینو
همانطور که گفتیم تقریبا برای تمام دستگاه ها و چیپ ها شیلد مخصوصی وجود دارد. ما در اینجا چند نمونه از پرکاربردترین نمونه آنها را عنوان میکنیم:
- شیلد اترنت (Ethernet Shield) : همانطور که از نامش پیداست از این شیلد برای اتصال به برد آردوینو شبکه اینترنت استفاده می شود. برای اتصال تنها کافیست از یک کابل اترنت استاندارد RJ45 و چند دستور ساده کدنویسی استفاده کنید. روی برد آردوینو این شیلد، یک درگاه SD card و یک کنترلر برای ریست ماژول قرار گرفته است.
- شیلد موتور : از این شیلد که طراحی آن بر مبنای L298P است بر روی بردهای آردوینو برای راه اندازی موتورهای DC و پله ای استفاده می شود. این شیلد را می توان برای راه اندازی دو موتور DC یا یک موتور پله ای به کار برد.
- شیلد نمایشگر رنگی : این شیلد از یک نمایشگر 2.4 اینچی 320*240 پیکسل که شفافیت بالایی داشته و با کمک 4 عدد LED سفید نور پس زمینه را منتشر می کند بهره می برد. این نمایشگر صفحه تاچ مقاومی داشته و قابلیت شناسایی لمس انگشت روی هر نقطه از صفحه نمایش را داراست.
- شیلد آردوینو رله (Relay) : از شیلدهای رله برای روشن و خاموش کردن مدارهای ولتاژ بالا مانند مدار وسایل برقی خانگی استفاده می کنند. برد این شیلد شامل چهار رله مختلف است که هر کدام را به صورت جداگانه می توان کنترل کرد.
- شیلد آردوینو پروتوتایپینگ (Prototyping) : زمانی که نیاز به آزمایش برخی از طرح های مدار بدون استفاده از بردبورد جداگانه باشد استفاده از این شیلدها بهترین راهکار ممکن خواهد بود. پس از تست و نمونه سازی های مختلف می توان اجزای گوناگون را بر روی شیلد لحیم کاری کرد.
مقالات مرتبط : بردبورد چیست و چه کاربردی دارد؟
- شیلد GSM : با استفاده از این شیلد در مدار دستگاه می توانید به راحتی پیام های متنی ارسال کنید و به دنیای وب متصل شوید و همچنین تماس صوتی برقرار کنید. با استفاده از یک سیم کارت در تلفن همراهتان می توانید این شیلد را به صورت آنلاین دریافت کنید و در ادامه درست مانند تلفن از آن استفاده کنید.
این تنها برخی از مهم ترین شیلدها برای بردهای آردوینو بود که ذکر شد اما باید بدانید این شیلد ها را بر روی بردهای دیگر نیز می توانید نصب و استفاده کنید.
تقسیم بندی و مهم ترین مدل های ماژول ها
ماژول ها به دو دسته ماژول نرم افزاری و سخت افزاری تقسیم بندی می شوند . ماژول های نرم افزاری را با استفاده از برنامه نویسی در برنامه های نرم افزاری مختلف استفاده می کنند. مثل یک عملیات ریاضی که یک برنامه نویس آن را می نویسد و کد آن را در اختیار برنامه نویس های دیگر قرار می دهد و بقیه افراد در پروژه های نرم افزاری خود از آن استفاده می کنند.
ماژول های الکترونیکی نیز در دسته ماژول های سخت افزاری قرار می گیرند که به صورت یک قطعه یا تراشه سخت افزاری ساخته می شوند و در آنها یک بردبورد برای قرار گرفتن قطعات الکترونیکی مختلف تعبیه می شود. مثل کارت حافظه و هارد و … که در کیس کامپیوتر استفاده می شوند. در ادامه چند نمونه از مهم ترین ماژول های مورد استفاده در قطعات مختلف را با هم بررسی می کنیم:
- ماژول مبدل ولتاژ : از این ماژول برای تغییر نوع شدت جریان از برق شهری که از نوع متناوب (AC) است به برق مورد استفاده در وسایل الکترونیکی که از نوع مستقیم (DC) است و بلعکس و همچنین کاهش یا افزایش سطح ولتاژ جریان برق استفاده میکنند.
- ماژول صوتی و آمپلی فایر : وظیفه اصلی این ماژول در حقیقت شفاف سازی و افزایش وضوح سیگنال صداست. چرا که در زمان پخش فایل صوتی از روی فلش یا سایر پخش کننده ها ، اطلاعات فایل وارد بخش Pre Amp سیستم پخش می شوند و در این مرحله سیگنال صوتی به ضعیف ترین میزان خود میرسد. در صورتی که قبل از رسیدن سیگنال صدا به بلندگو و باند از ماژول آمپلی فایر استفاده کنید، صدا را بسیار واضح تر و بلند تر می شنوید.
- ماژول پاور بانک : حتما با کاربرد پاوربانک برای شارژ کردن موبایل، تبلت و … آشنا هستید . با کمک ماژول پاور بانک شما به راحتی می توانید برای خودتان یک پاوربانک بسازید. این ماژول از یک پورت ورودی و خروجی تشکیل شده و برخی از آنها از LED یا LCD برای نمایشگر میزان شارژ استفاده می کنند.
- ماژول RFID : از این ماژول برای تمام وسایل و تجهیزاتی که قطعه مغناطیسی دارند استفاده می شود. به عنوان نمونه می توان به دستگاه های کارت خوان متروها و اتوبوس رانی، دستگاه های حضور و غیاب، دوچرخه های اجاره ای ، اطلاعات گذرنامه ، سیستم اتوماسیون غذا و … اشاره کرد.
