Publicado : 09/07/2020 Guía de shields Arduino y HATs de Raspberry - Categorías : Otras novedades , Productos Productos relacionados Pimoroni Automation HAT Pimoroni Display-O-Tron HAT para Raspberry Pi Pimoroni Explorer HAT Pro Pimoroni pHAT Stack - Kit Completamente Ensamblado Pimoroni Unicorn HAT Pimoroni Unicorn HAT HD Raspberry Pi Sense HAT SparkFun Pi AVR Programador HAT - OBSOLETO SparkFun Pi Servo HAT - Obsolete SparkFun Qwiic HAT para Raspberry Pi SparkFun Qwiic pHAT v2.0 para Raspberry Pi SparkFun Ardumoto - controlador motores Arduino shield ¿Qué es un escudo? Este artículo junto con las fotos está inspirado por el artículo de SparkFun bajo de la licencia CC BY-SA 4.0 Los escudos son placas de circuito modular que se colocan en tu Arduino para dotarlo de una funcionalidad extra. ¿Quieres conectar tu Arduino a Internet y publicar en Twitter? Hay un escudo para eso. ¿Quieres hacer de tu Arduino un rover autónomo? Hay escudos para eso. Hay docenas (¿cientos?) de escudos por ahí, todos los cuales hacen de tu Arduino algo más que una placa de desarrollo con un LED parpadeante. Muchos de los escudos de Arduino son apilables. Puedes conectar muchos escudos para crear un "Big Mac" de módulos de Arduino. Podrías, por ejemplo, combinar un Arduino Uno con un Escudo de Caja de Voz, y un Escudo WiFly para crear un Stephen Hawking(TM) WiFi Parlante. Los escudos se suministran a menudo con un boceto de ejemplo, o una biblioteca. Por lo tanto, no sólo se conectan a tu Arduino, sino que todo lo que necesitas hacer para que funcionen es subir algún código de ejemplo al Arduino. Nota: terminología y el diseño de shields o escudos depende de la plataforma del entorno y el factor de forma. Los escudos para Arduino suelen utilizar la huella del Arduino Uno R3. Sin embargo, los escudos pueden tener un diseño diferente dependiendo de la arquitectura. Los PCBs apilables para el Raspberry Pi se denominan HATs o pHATs mientras que el BeagleBone se refiere a ellos como Capes. Nos centraremos en los escudos de Arduino a lo largo de este tutorial. Factor de forma del escudo Cada escudo de Arduino debe tener el mismo factor de forma que el Arduino estándar. Pines de potencia y tierra en una cabecera de ocho (previamente seis) pines, y pines analógicos en una cabecera de seis pines al lado. Los pines digitales cubren el otro borde en el otro lado, una cabecera de ocho pines separado de uno de 10 pines por ese extraño espacio de 0,5". Algunos escudos también requieren una conexión con la cabecera ICSP de Arduino (la cabecera de programación 2x3 del extremo). Pinout del escudo Algunos escudos usan cada alfiler del Arduino, mientras que otros sólo usan un par. Cuando se apilan los escudos, es importante asegurarse de que no usan alfileres superpuestos. Algunos escudos se comunican con el Arduino a través de SPI, I2C o Serial, y otros usan las interrupciones o entradas analógicas del Arduino. Hay una gran variedad de escudos de Arduino por ahí, demasiados para incluirlos en este tutorial. Al final de este artículo repasaremos un puñado de los escudos más populares y únicos. Niveles lógicos También hay que tener en cuenta que hay varias placas de desarrollo de Arduino disponibles ahora que encajan en el factor de forma R3 pero que funcionan a un nivel lógico diferente del estándar Uno/RedBoard. Por ejemplo, la Arduino Uno R3 funciona a 5V de lógica, mientras que la RedBoard Artemis funciona a 3,3V. Bastantes escudos pueden funcionar bien con la placa que funciona a cualquier nivel lógico, pero puedes tener un comportamiento errático con circuitos de cambio de nivel configurados para funcionar mejor con un sistema de 5V. Otro problema potencial que puedes encontrar con un Arduino lógico de 3,3V es si el escudo tira de cualquiera de los pines a un voltaje de referencia de 5V a través de algo como una resistencia de arranque. Otros factores de forma del escudo Hay una gran variedad de escudos de Arduino ahí fuera... demasiados para incluirlos en este tutorial. Aunque la mayoría se adhieren al factor de forma estándar de Arduino Uno R3, algunos diseños de escudos pueden variar dependiendo de la huella y el entorno de la placa de desarrollo. Algunos de estos diseños incluyen el Thing Plus, Pro Mini, Pro Micro, Arduino Nano, Arduino MKR, y las huellas de Teensy. El tutorial de shields Instalación de las cabeceras (Preparación) Muchos escudos vienen sin cabeceras. Esto mantiene su destino final abierto a tu interpretación (tal vez prefieras usar cabeceras masculinas rectas, en lugar de las habituales cabeceras apilables). En las siguientes páginas se explicará cómo puede convertir su monótono escudo sin cabeceras en un módulo completamente funcional y listo para ser enchufado. ¿Qué tipo de cabecera debería usar? Hay todo tipo de cabeceras, pero sólo hay dos que recomendamos para instalar en los escudos: apilables o masculinas. Opciones de cabecera - masculina o apilable Una cabecera recta masculina (izquierda) y una cabecera apilable (derecha). Las cabeceras apilables son especialmente buenos para apilar los escudos. También mantienen su capacidad de conectar un cable de arranque en cualquiera de los pines de Arduino. Este tutorial explicará principalmente cómo instalar los cabezales apilables. Los cabezales apilables están disponibles individualmente en variedades de 6, 8 y 10 pines (hay otras opciones de cabezales apilables para tableros de desarrollo que utilizan diferentes huellas/factores de forma), o puedes comprar los cabezales en paquetes como los que se muestran en la sección de Materiales requeridos más arriba. Las cabeceras macho simples y rectos también son una opción para conectar un escudo a un Arduino. Las cabeceras masculinos son beneficiosos ya que crean una pila de menor perfil cuando se conectan a un Arduino. Si planea rellenar su combo de Arduino/escudo en un recinto, puede que tenga que considerar el uso de cabeceras macho. Este tutorial se centra en la instalación de las cabeceras apilables. No instale cabeceras hembra, macho en ángulo recto, suizo, redondo o cualquier otro tipo de cabecera que pueda existir en el mercado. Sólo deberías usar cabeceras que tengan clavijas rectas, rectangulares y macho. Ahora bien, conéctalo y comienza a calentar esos soldadores. ¡Es hora de empezar a soldar! Instalación de las cabeceras (Montaje) Paso 1: Insertar las cuatro cabeceras Enchufa las cuatro cabeceras en el escudo. Asegúrate de insertarlos en la dirección correcta. Los pines macho de la cabecera deben entrar en la parte superior del escudo y extenderse por la parte inferior. Esta orientación es de suma importancia. ¡No suelde nada hasta que los cabezales estén en la dirección correcta! Cabeceras insertadas, alineadas lo mejor posible, listas para soldar. Con las cabeceras insertadas, voltear el escudo en su parte superior para que descanse en el lado negro y femenino de las cabeceras. Esperemos que tengas un buen espacio de trabajo plano para colocarlo. Intenta alinear todos los cabezales para que estén precisamente perpendiculares al PCB del escudo. Paso 2: Soldar un alfiler en cada cabecera ¡Finalmente es hora de soldar! Es importante que cada una de las cabeceras esté en un buen ángulo de 90° con el PCB. Esto asegurará que el escudo se deslice directamente sobre tu Arduino y no tendrás que doblar ningún alfiler al hacerlo. Para garantizar que cada cabecera esté recto, comienza soldando un solo pin en cada uno. De esta forma, si están en un ángulo extraño, será mucho más fácil recalentar un solo alfiler mientras se ajusta la alineación. Un alfiler abajo, uno en progreso, dos por venir. Soldando un alfiler en cada cabecera. ¡Cuatro soldaduras menos, sólo quedan 24 (a 28)! Paso 3: Comprobar la alineación de la cabecera Con esos cuatro pines soldados, intenta enchufar el escudo parcialmente en tu Arduino para probar la alineación de la cabecera. Asegúrate de que tu Arduino no esté encendido mientras haces esta prueba de alineación. Conectando temporalmente el escudo para comprobar que todos los pines se alinean. ¿Todo está alineado? ¿No se doblan los pines? Si no es así, encuentre la cabecera culpable e intente volver a alinearlo. Calienta la junta de nuevo con tu plancha, y mueve y ajusta ligeramente la alineación de la cabecera. También, ten cuidado al sacar el escudo parcialmente soldado del Arduino. Ya que no todos los cabezales están soldados, podrías doblarlos fácilmente al sacarlo de los cabezales femeninos del Arduino. Paso 4: Soldar todos los pines restantes Si tus cabeceras están todas alineadas, puedes atacar los restantes pines de cabecera no soldados. Cuando termines, deberías tener 32 brillantes volcanes de soldadura. Paso 5: Revisa si hay cortocircuitos o juntas frías Con todo lo soldado, comprueba que no haya malas uniones de soldadura. ¿Alguna de sus uniones se ha desviado hacia otra creando un cortocircuito? Si es así, puedes llevar una mecha de soldadura a la unión, o simplemente intenta recalentar el cortocircuito y "empujar" la soldadura donde quieras. También comprueba si hay uniones soldadas en frío, una unión que tiene algo de soldadura, pero que no conecta bien los dos puntos de soldadura. Las uniones frías no siempre son las más fáciles de ver; busque las uniones que no son tan brillantes, o las clavijas que todavía parecen sueltas. Para arreglar una unión fría, recaliente la soldadura del pasador y añada un poco más. Paso 6: ¡Enchúfalo! Por lo general, es la mejor práctica para apagar (desenchufar) su Arduino antes de conectar un escudo a él. Esperemos que todos los pines sigan bien alineados y que el escudo se deslice justo en el Arduino. Ten cuidado de no doblar ningún alfiler mientras lo insertas, y asegúrate de que todos van en sus cabeceras femeninas de apareamiento. Trucos de montaje La sección de montaje anterior debería detallar todo lo que necesitas saber sobre la instalación de un simple cabezal de escudo. Sin embargo, hay algunos trucos que hemos aprendido en el camino... El lugar más fácil de estropear el montaje del escudo es en la alineación de cada uno de esos encabezados. Es mejor evitar soldar las cabeceras apilables mientras el escudo está conectado al Arduino, por lo que el método descrito en la sección de ensamblaje suele ser el mejor. Si tienes un escudo de repuesto por ahí, puedes aprovechar otro pequeño truco usándolo como una plantilla de alineación de cabezas. Comienza enchufando todos las cabeceras en tu plantilla de escudo de repuesto. El escudo verde se usará como nuestra plantilla. Primero, inserte las cabeceras apilables en él. Luego inserte las cabeceras en el escudo que va a soldar y suéldelos todos. Asumiendo que el escudo de repuesto esté bien alineado (puede que quieras comprobarlo primero), tus cabeceras se alinearán perfectamente con tu Arduino. La plantilla debería alinear correctamente todos las cabeceras. Suelda. Instalación de las cabeceras masculinas Si valoras una instalación de escudo de perfil más pequeño por encima de la capacidad de apilar escudos y conectar cables de puente, las cabeceras masculinos son una opción. En cierto modo, las cabeceras masculinos son más fáciles de alinear e instalar porque puedes usar tu Arduino como una plantilla. Empieza por insertar las cabeceras en tu Arduino. Los RedBoard hacen una plantilla especial para alinear las cabeceras masculinas. Luego alinear y enchufar el escudo, y soldar. Escudo con cabeceras, listo para soldar. Podemos confiar en que el RedBoard alineará las cabeceras de los hombres para nosotros. Tengan un poco de cuidado al usar este método. No dejes el hierro en los pines por mucho tiempo o te arriesgas a quemar los cabezales de Arduino por debajo. Si estás especialmente preocupado por quemar las cabeceras femeninas de tu Arduino, puedes soldar un solo alfiler en cada cabecera, quitar el escudo y soldar el resto. Sujetar las cabeceras contra el escudo ¿No tienes un escudo extra alrededor o tu placa de desarrollo no tiene ningún pivote de cabecera soldado todavía? Para los que tienen la destreza, puedes instalar una fila de cabeceras sosteniendo los pines contra la placa! Incluso puedes intentar usar cinta adhesiva y tachuelas pegajosas. A continuación hay un ejemplo de instalación de cabeceras femeninas en el ProtoShield. Sin embargo, puedes seguir con las cabeceras masculinas o usar esta técnica para soldar las cabeceras en las placas de desarrollo también. Coge una cabecera hembra apilable y deslízalo por la parte superior de un escudo. Con tu mano de soldar, tira de la cabecera con el dedo índice y el pulgar hacia el borde de la tabla. Con la otra mano, empuja el cabezal con el dedo índice y agarra la tabla con el pulgar. Sostén el cabezal con el dedo medio. Asegúrate de evitar tocar cualquier alfiler de la cabecera donde el soldador se tocará. Agarra el soldador con tu mano y ponle un alfiler. Repita para cada cabecera. Después de clavar un alfiler para cada cabecera, debes asegurarte de que los alfileres están rectos y perpendiculares a tu tabla. Si no lo están, puedes intentar recalentar el pin de la cabecera y ajustar la alineación de la misma. Si las cabeceras están alineadas, puedes soldar el resto de los pines de la cabecera en la placa para terminar de instalar las cabeceras en el escudo! Ejemplos de escudos en nuestra oferta Arduino Shields Shields de comunicación SparkFun WiFi Shield - ESP8266 El SparkFun WiFi ESP8266 Shield es un escudo para la placa Arduino R3 que permite la conexión a Internet. ESP8266 como todos saben es un sólido fundamento para cualquier proyecto de IO y en esta versión puede ser simple y fácilmente puesto en su placa. Es un gran punto medio entre el único módulo y la placa de desarrollo como NodeMcu o WeMos. Shields de control de motores SparkFun Ardumoto - controlador motores Arduino shield El Escudo Ardumoto fue creado basado en el puente H de L298 como un controlador de dos motores para Arduino. Fue diseñado para poder accionar dos motores de corriente continua de hasta 2A por canal. Raspberry HATS HATs de control de motores SparkFun Pi Servo HAT ¿16 servomotores con una solo placa parece imposible? Con este HAT no sólo no es imposible, sino que incluso parece fácil. Además, no tendrás que sacrificar ninguno de tus valiosos GPIOs ya que el HAT se conecta directamente vía I2C. Además, tienes una conexión de terminal en serie a tu disposición. HATs adaptadores SparkFun Qwiic pHAT v2.0 para Raspberry Pi QWIIC es un estándar de conexión desarrollado por Sparkfun que permite una rápida y fácil conexión de periféricos sin necesidad de soldar pines, sin desajustes debido al conector polarizado. Y encima de eso puedes "encadenarlos" a los módulos en este éstandar. Este HAT abre prácticamente todo el universo QWIIC delante de tu Pi. Cuenta con 4 puertos QWIIC todos en el mismo bus I2C (GND, 3.3V, SDA y SCL). Completa sección de shields Arduino Completa sección de HATs Raspberry Este artículo junto con las fotos está inspirado por el artículo de SparkFun bajo de la licencia CC BY-SA 4.0