Guia completo do Shield Multi-funções para Arduino

Nesse Guia completo do Shield Multi-funções para Arduino você verá :

 

Detalhes dos circuitos do Shield

Esse é um dos Shields (escudo) com um maior número de funções, que eu já encontrei. Muito útil para quem tem dificuldade em fazer montagens de circuitos eletrônicos com Arduino, pois já vem com vários circuitos montados e deve ser encaixado por cima do Arduino Uno. Portanto a alimentação do circuito também  já é realizada através dos pinos 5V e GND.

O   Shield Multi-funções para Arduino    tem um display de 7 segmentos (anodo comum) com 4 dígitos. Tem circuito com  4 leds, 4 botões, um Buzzer, um potenciômetro, 4 headers (conjunto de pinos)  para controle PWM, e mais outros dois conjuntos de soquetes – um para sensores de temperatura e outro para APC220.  Irei explicar o funcionamento e aplicação para cada um dos circuitos. O Botão de Reset serve para reiniciar o Arduino.

Foto Gustavo Murta

Circuitos do Shield Multi-funções :

Vermelho –  Display 7 segmentos com 4 dígitos

Cinza – Soquete APC220

Azul – Buzzer (campaínha)

Verde – 4 Leds indicadores

Marrom – Potenciômetro

Amarelo – Soquete para Sensores de  Temperatura

Laranja – 4 botões

Rosa – Header PWM

Observação Importante :  alguns pinos do display de 4 dígitos (na parte debaixo do shield) podem encostar no conector USB do Arduino Uno e fechar um curto-circuito. Sugiro que dobre o pino que encostar e isole com um pedaço de fita isolante por baixo do Shield.

Diagrama esquemático do Shield Multi-funções para Arduino :

Como não encontrei um diagrama bem feito na WEB, editei esse diagrama do Shield baseado nos que eu encontrei. Conferi todas as ligações e esta tudo correto. Abra a imagem em uma nova guia, para salvá-la em alta resolução.

Diagrama do Shield Multi-funções – editado por Gustavo Murta

 

Aplicação para Display 7 Segmentos

O circuito do Display usa um módulo com 4 dígitos ( 7 segmentos – anodo comum). Os segmentos são ativados através da multiplexação realizada pelos dois chips de Registradores de deslocamento (Shift registers) 74HC595.

Os bits são recebidos serialmente através do pino 14 (SER) do Chip U2. A porta digital D8 do Arduino envia esses bits. O sincronismo dos bits é feito através do clock do pino 11 (SRCLK), pela porta D7. O pino 12 (RCLK) é usado para armazenar os bits nos registradores – pino digital D4 do Arduino. A sequência dos bits é enviada de um chip 74HC595 para o outro através do pino 9 do U2 – QH’ .

Datasheet do 74HC595

Biblioteca MultiFunction Shield :

Para esse Shield Multi-funções existe uma Biblioteca que deve ser instalada na IDE do Arduino. Baixe-a no seu PC e faça a instalação adicionando a biblioteca Zipada.

MultiFuncShield-Library-1_2

– clique em SketchIncluir Biblioteca  e depois adicionar biblioteca.ZIP.

Depois da instalação, recarregue a Arduino IDE, senão a biblioteca não ficará ativa.

Essa biblioteca foi baixada desse site :

Hackatronics -Multi-function-shield

Uma outra Biblioteca que será também necessária é a TimerOne. Mas essa poderá instalar de outro modo. Clique em :

Sketch > Incluir Biblioteca > Gerenciar Bibliotecas 

Após abrir a janela do Gerenciador de Biblioteca, refine a busca digitando TimerOne. Na biblioteca  TimerOne, clique em More Info e depois em Instalar. Após alguns segundos, ela será automaticamente instalada. Lembre-se que o seu computador precisa estar conectado na internet, para poder baixar a biblioteca. Após a instalação da Biblioteca, é necessário que feche e abra novamente o programa  Arduino IDE.

Um exemplo bem interessante de Sketch para teste do display é esse, que foi copiado do mesmo site da Biblioteca Multi-funções.

 

Aplicações para Botões, LEDs e Buzzer

O circuito dos botões , LEDs e buzzer são muito simples . No caso dos 4 LEDs , estão conectados nas portas digitais de saída D13, D12, D11 e D10. Resistores de 1K ohm limitam a corrente nos LEDs.

Esse é um programa para teste dos Leds. Veja que na Biblioteca Multifunção , existem comandos para ligar, apagar e piscar os LEDs. Facilitam bastante o controle dos LEDs.

 

Esse é o circuito dos botões. Todos os  botões tem resistores de Pullup de 10K , isto é, o nível de tensão nas portas será de 5V (HIGH). Quando o botão for acionado, o nível de tensão será zero (LOW). O botão de RESET serve para reiniciar o programa no Arduino. Os botões SW1 , SW2 e SW3 estão conectados nas portas analógicas de entrada A1, A2 e A3, respectivamente.

Esse é o programa de teste dos Botões. Veja que o programa detecta se o botão foi pressionado rapidamente ou demoradamente. E detecta também se um ou mais botões foram pressionados ao mesmo tempo.

 

O circuito do Buzzer (campainha) é controlado por um transistor, para não sobrecarregar a corrente na porta digital do Arduino. Se a porta D3 estiver em HIGH, o transistor não aciona o Buzzer. Mas se a porta estiver em LOW, a campainha toca.

Esse é um programa de teste do Buzzer . Toca um bip curto e depois de um segundo, toca 4 sequencias de bips por três vezes consecutivas.  Programando a função MFS.beep, poderá criar inúmeras opções de bips. Bem legal.

 

Aplicação para Potenciômetro

O pino central do Potenciômetro esta conectado na porta analógica A0 de entrada no Arduino. O capacitor de 0,1 micro Farads serve para limitar ruídos elétricos na leitura de tensão. A tensão no POT poderá variar entre +5V e 0V. Como o conversor ADC do Arduino tem 10 bits, os valores digitais serão de zero a 1023.

Esse é o programa de teste do Potenciômetro. O  legal é que o valor digital correspondente à tensão, será mostrado no display de 4 dígitos !  Gire a cabeça do parafuso do POT com uma pequena chave de fenda e o valor mostrado será entre zero e 1023.

 

Aplicação para Header PWM

Esse é o diagrama do Header PWM – conjunto de pinos. Todos pinos da esquerda (3) estão conectados ao terra (GND). Os pinos centrais (2) estão conectados aos 5V. E os pinos da direita (1) estão conectados nas portas digitais de saídas D5, D6 e D9 (podem ser usadas com PWM) e na porta de entrada analógica A5.  Não recomendo o uso direto dessas portas para controlar motor servo, pois poderão provocar excesso de corrente no regulador do Arduino. Se for usar servo motor, use uma fonte externa de 5V. Nessas portas poderá conectar uma grande variedade de dispositivos, desde que use cabos para conectá-los. Por exemplo, sensor infra-vermelho de presença, sensor Ultra-sônico, etc. Mas fique atento para o consumo de corrente – o regulador do Arduino suporta no máximo 1 ampere.

Como referência para estudos :

Sensor de presença com Arduíno

Sensor Ultra-sônico HC-SR04 com Arduino

 

Aplicação para medição de  Temperatura – Termômetro Digital

 Foto Gustavo Murta

Esse shield é bem versátil mesmo ! Dá para conectar facilmente um sensor de temperatura DS18B20. Um dos melhores sensores de temperatura do mercado, barato e bem preciso. Esse é o diagrama do soquete para sensores de temperatura. A parte chanfrada do DS18B20 deve estar virada para a frente. Mantenha o jumper J1 conectado.

Datasheet do sensor DS18B20

 

Esse é o programa para uso do sensor DS18B20. A temperatura do sensor é medida e mostrada no display de 4 dígitos. O valor da temperatura tem uma casa decimal, mas se quiser, poderá ter até duas casas. Para funcionar, instale essas duas bibliotecas – OneWire e DallasTemperature , usando o procedimento descrito acima :

Sketch > Incluir Biblioteca > Gerenciar Bibliotecas 

 

Sugestão para outras implementações com o termômetro digital – crie um termostato com alarme. Por exemplo, ao exceder uma determinada temperatura, acione o buzzer ou um relé (módulo relé) através da portas digitais do header PWM.

 

Aplicação para Relógio Digital com alarme

Uma outra aplicação bem interessante para o Shield, que eu encontrei no site da Hackatronics é do relógio Digital com alarme.  A contagem do tempo é realizada através dos timers internos do Arduino, por isso, nem tão precisa. Se necessita de precisão no relógio, sugiro que use um módulo RTC DS3231. Nesse caso terá que fazer adaptações no programa.

Para acertar as horas, pressione o botão 1 até piscar as horas. Pressione o botão 3 para avançar as horas. Pressione novamente o botão 1 para acertar os minutos. Para avançar os minutos, pressione o botão 3.  Após acerto do relógio, pressione novamente o botão 1.

Para acertar o alarme, pressione o botão 2  e botão 1 ao mesmo tempo. E repita o procedimento para acertar as horas e minutos. Para ativar ou desativar o alarme, pressione e segure o botão 3. Se alarme for ativado, o  led 1 ficará aceso.

Esse é o programa do Relógio Digital , com comentários traduzidos por mim.

 

Aplicação para soquete APC220

Na placa do Shield Multi-Funções tem mais um soquete na parte superior do lado esquerdo. Esta escrito na placa, o nome de alguns módulos que podem ser usados nesse soquete :

  • Módulo APC220 (transceptor de comunicação por rádio),
  • Módulo Bluetooth,
  • Módulo de Reconhecimento de Voz.

Esse é o diagrama do Soquete APC220 :

Na WEB , podemos encontrar outras aplicações interessantes para o Shield Multi-funções :

Hackatronics/arduino-multi-function-shield/Part 2

Hackatronics/arduino-multi-function-shield/Part 3

 

Referências para o Shield Multi-funções:

Manual do Shield Multifuntion

Outra Biblioteca MF Shield

Hackatronics – Arduino Multi-function Shield

 

Se tiver alguma dúvida,  deixe um comentário!

 

 

 

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Gustavo Murta
Gustavo Murta
Consultor e Projetista de Sistemas Embarcados. Técnico em eletrônica, formado em Curso superior de TPD, pós-graduado em Marketing. Trabalhou por muitos anos na IBM na área de manutenção de computadores de grande porte. Aposentou-se, podendo curtir o que mais gosta : estudar e ensinar Tecnologia. Hobista em eletrônica desde 1976. Gosta muito de Fotografia e Observação de aves.