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Los shields
Definiciones y usos
Los shields son circuitos impresos que ofrecen una extensión de las capacidades de hardware de las tarjetas Arduino. En general, se usan cuando el usuario no tiene suficientes conocimientos en electrónica para diseñar, él mismo, sus propias extensiones de hardware. Estas tarjetas ofrecen funcionalidades específicas que el usuario puede añadir a su proyecto Arduino, ya sean captadores de temperatura, de presión o incluso pantallas.
Estas tarjetas se añaden apilándolas, prácticamente en todas las tarjetas Arduino del mercado. Los conectores de entrada-salida de Arduino se repiten en el shield para guardar su accesibilidad, con excepción de algunos conectores que ha podido utilizar el propio shield, para conectarse a Arduino. Estos conectores generalmente se indican por el fabricante como ocupados. Será necesario controlar y leer atentamente las fichas detalladas de estas tarjetas.
Se pueden utilizar varias tarjetas al mismo tiempo, en una misma aplicación. Los shields generalmente vienen con su propia librería, puesta a disposición por el fabricante, que será necesario integrar en su código, durante la creación de su programa.
Existen centenares de shields compatibles con Arduino en el mercado, y solo se presentan algunos en las siguientes secciones.
El protoshield: construya sus propios shields
1. Definición general
El protoshield, o shield de prototipado, es el punto común a todos los shields existentes en el mercado. Hay diferentes tarjetas de prototipado, pero todas se basan en el mismo principio. Podemos encontrar este shield en el sitio oficial de Arduino, en un kit no ensamblado por aproximadamente 9 € o listo para su uso y totalmente montado, para aquellos que tengan poca experiencia en soldadura, por 3 € adicionales.
Observe que el kit no ensamblado ofrece algunos componentes adicionales como resistencias o diodos. Puede ser más interesante adquirir este último y soldar usted mismo los conectores de entrada-salida. Este puede ser un buen entrenamiento en el arte de la soldadura, porque no se trata de componentes frágiles.
Los protoshields disponen de conectores que permiten fijarse a los puertos de entrada-salida de Arduino, así como de una superficie muy grande llena de agujeros que permiten al usuario diseñar su propio módulo compatible con Arduino. Además de los puertos de entrada-salida, los protoshields también duplican dos funciones importantes, el reset y la conexión ICSP. Estas dos funciones, presentes en la parte superior de las tarjetas Arduino, solo están accesibles cuando un shield se apila encima. La mayor parte de los protoshields ofrecen en su kit al menos un botón y una serie de conectores...
El módulo XBee: comunicarse con el exterior
1. Definición general
El módulo XBee es un módulo de comunicación sin cable fabricado por la empresa Digi International. Utiliza el protocolo de comunicación de radio ZigBee, basado en la norma IEEE 802.15.4, con una frecuencia de funcionamiento a 2,4 GHz. Es uno de los módulos más populares en este ámbito.
El módulo XBee se utiliza mucho en el ámbito de la domótica. Permite, con un bajo coste, poder crear usted mismo una red de objetos conectados entre ellos. Los precios pueden variar, pero podemos encontrarlos en el sitio oficial de Arduino por 23 € aproximadamente.
Existen múltiples productos XBee, pero solamente dos series, las series 1 y 2. Estas dos series son relativamente comparables a nivel de sus características, pero hay diferencias entre el número de puertos de ámbito operativo. Recuerde simplemente que las dos series no son compatibles entre ellas y que será necesario verificar que adquiere la misma serie si quiere que sus módulos se comuniquen entre ellos.
Figura 3: El módulo XBee
Además de su bajo coste, el módulo XBee tiene un bajo consumo, con solamente 50 mA. Puede funcionar de 10 a 100 metros para módulos de serie 1 y 2, y hasta 1.000 metros para el módulo XBee Pro. Dispone de seis puertos de entrada analógica y ocho puertos de entrada-salida digital.
Aunque el ámbito de operación es muy importante, es posible diseñar sistemas muchos más amplios. Los módulos XBee permiten realizar redes de nodos para extender la superficie de comunicación entre los XBee. Es posible ajustar los módulos para que se comporten solo en modo relé.
Para esto, será necesario pasar por una fase de programación, que se detalla en las siguientes secciones. Los módulos XBee se pueden programar con los comandos AT. Se trata de un lenguaje de programación para los módems, creados en 1981 por la sociedad Hayes Microcomputeres Products. Se utilizará el monitor en serie proporcionado por el entorno de desarrollo Arduino para configurar los módulos.
2. Interés e inconvenientes
El principal interés de utilizar los módulos XBee en su proyecto es evidentemente relacionar varios microcontroladors. Los módulos XBee...
Los shields Ethernet/Wi-Fi: conectar Arduino a Internet
1. Definición general
Es posible abrir su Arduino a un mundo más extenso incluso. Existen shields que permiten conectar su tarjeta a Internet. Dichos shields dan la capacidad a nuestros proyectos de transformarse en servidores, que pueden recibir consultas del mundo entero o comportarse como un cliente y enviar peticiones. Una capacidad como esta puede permitir el acceso a su proyecto desde cualquier lugar aprovechando una conexión Internet.
Podemos imaginar dispositivos de monitorización u operaciones para manipular interruptores en remoto. Las posibilidades de conexión se multiplican con esta nueva opción. Existen tres shields en el ámbito de la conectividad Internet, tres shields que representan las tres maneras principales de conectarse en la actualidad: un shield Ethernet, un shield Wi-Fi y un shield GPRS.
2. El shield Ethernet
El shield Ethernet permite conectar su proyecto Arduino a Internet mediante un cable RJ45. Se basa en un controlador Ethernet W5100 de la empresa Wiznet. Este shield tiene conectores de entrada-salida de Arduino y además añade un puerto Ethernet, así como un lector de tarjetas microSD para almacenar o leer datos de la misma.
Figura 7: El shield Ethernet
Es posible añadir en este shield un módulo PoE (Power over Ethernet, literalmente Potencia en Ethernet). El Power over Ethernet permite hacer pasar una corriente eléctrica además de los datos a través del cable Ethernet. Sin entrar en detalles, los cables presentes en un cable Ethernet nunca se usan simultáneamente para transmitir datos. El PoE utiliza estos cables para gestionar la corriente.
Evidentemente, hay que adaptar su equipo intercalando un adaptador PoE entre el shield y la fuente del cable Ethernet. Es este adaptador el que se encarga de proporcionar la corriente al sistema "inyectando" corriente al cable Ethernet. Esta solución presenta la ventaja de poder alimentar completamente su proyecto Arduino sin tener que conectarlo a una fuente de corriente, el cable Ethernet se encarga de la alimentación.
Este shield está disponible por 30 € aproximadamente, sin el módulo PoE, y por unos 45 € con el módulo listo para usar. El módulo PoE se puede comprar por separado por 10 € en el sitio oficial de Arduino.
Figura 8: El módulo...
