Der USB Power Adapter ist eine Stromversorgungsmodul welches über mehrere USB-Stecker 5 Volt liefert. Über ein handelsübliches USB-Kabel kann man mit dem Adapter beispielsweise Arduino-Boards versorgen und hat weiterhin seine USB-Schnittstellen auf dem Rechner frei. Wie der Name sagt, ist der USB Power Adapter nur ein Versorgungsmodul. Datenverkehr über die Datenleitungen der USB-Stecker ist nicht möglich da keine Verbindung mit dem Rechner besteht.

Die Schaltung des USB Power Adapters ist einfach und benötigt neben einer Leiterplatte ein paar Widerstände und USB-Stecker.

Schaltung USB Power Adapter

Damit man mehrere Geräte parallel versorgen kann, wird die Schaltung je nach Bedarf mehrfach aufgebaut werden. Für den USB Power Adapter wurde die Schaltung in 3-facher Ausführung auf einem Perma-Proto 1/2 Sized von Adafruit aufgebaut.

USB Power Adapter

Damit die USB-Stecker auf die Leiterplatte passen, wurden an der oberen Seite des Perma Boards die beiden Stromversorgungsreihen abgetrennt. Die 4 Anschlüsse des USB-Steckers und die Montagestifte passen nun genau in das Raster der Bohrungen auf der Leiterplatte. Auf einem Perma-Proto 1/2 Sized Breadboard, also einer Leiterplatte mit der halbe Grösse eines Standardbreadboards passen ideal 3 USB-Stecker drauf.

USB Power Adapter – Lötseite

Wie man auf der Lötseite (Bild oben) der Leiterplatte sieht, ist das Perma-Proto wie ein handelsübliches Breadboard aufgebaut. Diese Anordnung der Lötaugen und Leiterbahnen erlaubt einen sauberen und übersichtlichen Aufbau der Schaltung des USB Power Adapters.

Die 5 Volt für die Versorgung des USB Power Adapters können nun über ein Steckernetzteil oder Labornetzteil zugeführt werden. Je nach Art der Spannungsquelle werden für die Spannungszuführung eine 2.1mm-Buchse oder Bananenbuchsen eingesetzt.
Mein USB Power Adapter wird in einem kleinen Gehäuse auf dem Labortisch platziert und liefert nun Strom für mehrere Arduino-Boards.
Durch die stabile und feste Leiterplatte des Perma-Proto bekommt man eine hohe Festigkeit des gesamten Leiterplattenaufbaus. Mittels der beiden Montagebohrungen kann man die Leiterplatte fest in einem entsprechenden flachen Gehäuse befestigen.

Anwendungsbeispiel:

USB Power Adapter versorgt Arduino Wetterstation

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Das Deuligne LCD Shield wird als Bausatz oder als Fertigmodul im Shop von Snootlab angeboten. Der Bausatz beinhaltet alle nötigen Bauteile und wird in einem wiederverwendbaren ESD (Antistatik)-Beutel geliefert.

Der Aufbau des Deuligne Shields ist recht einfach und wird in einer ausführlichen und bebilderten Anleitung beschrieben. Die Anleitung zeigt dabei jeden einzelnen Schritt des Zusammenbaus. Mit dieser detailierten Beschreibung gelingt der Aufbau des Displays auch Einsteigern problemlos.

Nachdem das Display zusammengelötet ist, kann es auf dein Arduino-Board gesteckt werden. Die Leiterplatte des Displays ist dabei etwas grösser als die Abmessungen des Arduino, da alle Anschlusspins auf die Leiterplatte geführt sind. Montagelöcher auf der Leiterplatte erlauben eine einfache Befestigung des Displays an einer Frontplatte eines Gehäuses. Zusätzlich stehen auf dem Deuligne Shield ein Joystick mit Positionen, ein Potentiometer für den Display-Kontrast und ein Resetbutton zur Verfügung.

Die Inbetriebnahme des Deuligne ist recht einfach. Mittels einer eigenen Bibliothek und etlichen Beispielsketchen kann man die einzelnen Funktionen und die Möglichkeiten des Displays austesten.

Obwohl das Display über den I2C-Bus angesteuert wird, erfolgt die Ausgabe von Daten auf das Display wie bei einem Standard-Display mittels Print-Befehl.

void loop()
{
  lcd.clear();
  lcd.backLight(true);
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Deuligne Shield");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Kitreview");
  delay(1000);
}

Fazit:
Das Deuligne LCD Shield ist ein ausgereiftes Produkt und überzeugt durch die professionelle Leiterplatte, die ausführliche Anleitung und die vielen Programmbeispiele. Durch die serielle Ansteuerung über den I2C-Bus stehen weiterhin alle digitalen und 3 analoge Ports zur Verfügung. Die Ports können direkt am Shield angelötet und weitergenutzt werden. Wie bei allen Snootlab Shields ist die Leiterplatte sauber und gut lesbar beschriftet. Die Ansteuerung des Display ist einfach und unterscheidet sich nicht von einem parallelen Display. Die vielen Beispiel-Sketche zeigen die Möglichkeiten des Display. Mit dem zusätzlichen Joystick als Bedienelement kann eine einfache Benutzerführung realisiert werden. Dabei wird nur ein einzelner Analog-Eingang für das Einlesen der Joystick-Position verwendet.

Das Deuligne LCD Shield hat mich überzeugt und kann ich weiterempfehlen.

Arduino-Anwender in der Schweiz können den Bausatz über den offiziellen CH-Distributor play-zone.ch beziehen.

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(c) Bild Aga

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Auch dieser Bausatz wird in Einzelteilen geliefert und muss vom Anwender zusammengelötet werden. Snootlab liefert das Power ScrewShield in einem ESD-Beutel welcher alle nötigen Bauteile beinhaltet.

Das Power ScrewShield wird wie alle Arduino Shields auf ein Arduino-Board gesteckt. Alle Anschlüsse der Arduino-Buchsenleisten sind auf Schraubklemmen geführt und erlauben somit eine stabile und sichere Anschlusstechnik. Im mittleren Bereich des Shields steht eine freie Fläche mit frei nutzbaren Lötpads zur Verfügung auf welcher man eigene Schaltungen aufbauen kann. Zusätzlich ist auf der Leiterplatte ein Bereich mit Lötpads für einen SMD-Halbleiter mit 16 Pins vorhanden.

Das Power ScrewShield kann für Anwendungen, welche höhere Spannungen oder Ströme benötigen, verwendet werden. Anwendungsfälle sind Motoranwendungen oder Anwendungen mit hochstromigen Leuchtdioden. Für diese Anwendungsfälle sind zusätzliche Anschlussmöglichkeiten für eine externe Spannung vorbereitet. Diese externe Versorgungsspannung kann über Schraubklemmen, wie auch über einen Molex-Stecker zugeführt werden. Die Anschlussbelegung des Molexsteckers entspricht der von PC-Netzteilen.

Der Aufbau des Power ScrewShields ist recht einfach. Eine sehr detailierte Anleitung mit Bildern beschreibt jeden einzelnen Schritt des Aufbaus.

Beim Einsatz der externen Versorgungsspannung empfiehlt es sich vorher einen Blick auf den Stromlaufplan des Shields zu werfen. Mittels Lötverbindung SJ1 kann die externen Spannung auf eine Verteilerleiste, bezeichnet mit 12 V, geführt werden. Vor dem Aufstecken auf ein Arduino-Board sollte vorher mit einem Voltmeter die Spannungsführung auf der Leiterplatte überprüft werden. Gleichzeitig sollte überprüft werden wie das Arduino-Board versorgt wird. Eine externe 5 Volt-Versorgung und eine gleichzeitige Versorgung über den USB-Port kann zu Schaden führen.

Fazit:
Mit der stabilen Leiterplatte und den festen Schraubklemmen eignet sich da Power ScrewShield für produktive Arduino-Anwendungen welche viele Anschlussleitungen nutzen. Durch die dicken Leiterbahnen und die Möglichkeit der externen Versorgung ist dieses Shield ideal als Basis für Motor-oder Leuchtdioden-Anwendungen. Auch dieses Shield von Snootlab hat einen sauberen und gut lesbaren Bestückungsdruck mit welchem alle Anschlüsse und Bereiche gut verständlich gekennzeichnet sind.
Für grössere Leistungsanwendungen, beispielsweise beim Einsatz mehrerer Leistungstransistoren, kann das verfügbare Protoshield schnell zu klein werden. Die SMD-Pads und der IC-Prototypenbereich benötigen relativ viel Platz den man nach meinem Empfinden besser für frei nutzbare Lötpads verwenden könnte.

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Freundlicherweise wurde mir von Snootlab ein Memoire Shield zum Test zur Verfügung gestellt. Das Memoire Shield ist eine Erweiterungsplatine mit integriertem SD Card Adapter, Uhrenbaustein und Prototypenfläche. Auf ein Arduino-Board aufgesteckt, eignet sich dieses Shield als Datenlogger und speichert Daten von Sensoren auf einer SD Speicherkarte.

Das Shield wird als Bausatz geliefert und muss vom Anwender selbst zusammengelötet werden. Der Bausatz beinhaltet neben der Leiterplatte die Stifleisten und weiteren Bauteile für den Aufbau des Datenloggers. Der Adapter für die SD Card und ein Spannungsregler (auf der Unterseite der Leiterplatte) sind bereits auf der Leiterplatte aufgelötet.

Der Aufbau der Leiterplatte ist dank der sehr detailierten Montageanleitung einfach. In der Anleitung wird jeder Schritt in Bildern erklärt. Der Aufbau kann durch diese ausführliche Anleitung auch von einem Einsteiger problemlos ausgeführt werden. Zusätzlich zur Montageanleitung in Französich und Englisch stehen im Downloadbereich der Produktseite weitere Daten wie Stromlaufplan und Bestückungsplan zur Verfügung. Fortgeschrittene Anwender können die Daten des Memoire-Shield als EAGLE-CAD downloaden und weiterverwenden.

Nach dem Bestücken und Prüfen der Leiterplatte kann die Litium-Batterie in den Batteriehalter gesteckt werden und die Platine ist bereit für die ersten Test.

Die beiden zu prüfenden Hauptfunktionen sind die Uhrenschaltung mit dem DS1307 und die Speicherung der Daten auf der SD Card. Beide Funktionstests können mit separaten Arduino-Sketchen geprüft werden.

Für die Uhrenschaltung empfiehlt sich der Einsatz der RTClib von Adafruit. Diese Bibliothek eigenet sich hervorragend für Uhrenanwendungen da das Einstellen der Uhrzeit automatisiert wurde. Mit der Aktivierung der Anweisung RTC.adjust() wird die Uhrzeit aus der Compilierungszeit übernommen und gesetzt.

if (! RTC.isrunning())
{
 Serial.println("RTC is NOT running!");
 // following line sets the RTC to the date & time
 // this sketch was compiled
 RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
}

Nach dem einmaligen Setzten der Uhrzeit kann die Uhreinstellung wieder deaktiviert werden. Die eingestellte Uhrzeit wird nun für mehrere Jahre durch die Lithium-Zelle auf dem Shield gespeichert.

#include <Wire.h>
#include "RTClib.h"

RTC_DS1307 RTC;

void setup () {
    Serial.begin(57600);
    Wire.begin();
    RTC.begin();

  if (! RTC.isrunning()) {
    Serial.println("RTC is NOT running!");
    // following line sets the RTC to the date & time
    // this sketch was compiled
    RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
  }
}

void loop () {
    DateTime now = RTC.now();

    Serial.print(now.year(), DEC);
    Serial.print('/');
    Serial.print(now.month(), DEC);
    Serial.print('/');
    Serial.print(now.day(), DEC);
    Serial.print(' ');
    Serial.print(now.hour(), DEC);
    Serial.print(':');
    Serial.print(now.minute(), DEC);
    Serial.print(':');
    Serial.print(now.second(), DEC);
    Serial.println();
}

Das Speichern von Daten auf einer SD Card, welche nicht im Lieferumfang enthalten ist, kann mit der Standard-Library SD von Arduino 1.0 erfolgen. Die elektrische Ansteuerung der Memorycard erfolgt dabei über die Standardport D10 bis D13. Falls man andere Portleitungen des Arduino-Boards verwenden möchte, kann man die Leiterbahnverbindungen an vorgesehen Stellen mit einem Messer oder Skalpell unterbrechen und nach eigenen Wünschen verdrahten.

Beide Schaltungselemente zusammen ergeben nun einen kleinen Datenlogger welcher Temperaturwerte oder andere Umweltdaten erfasst. Mein Datenlogger liest und speichert die Temperaturwerte von angeschlossenen 1-Wire-Sensoren vom Typ DS1820. Auf der freien Prototypenfläche werden die Stiftleisten für die externen Temperatursensoren aufgelötet sowie in Sensor für die interne Temperaturmessung montiert.

Ganz praktisch dabei ist saubere Beschriftung der einzelnen Ports und die Bereiche der Potentiale auf der Bestückungs-und Lötseite des Shields. So findet man ohne Messen die GND- und +5Volt-Signale.

Mein Datenlogger habe ich in eine dichte Frühstücksbox platziert. Ein kleiner Ausschnitt unter dem Deckel ist die Öffnung für das Kabel des angeschlossenen externen Temperatursensors. Der Datenlogger hat bereits in mehreren kalten Nächten die Temperatur gemessen und gespeichert.

Fazit
Das Memoire-Shield von Snootlab ist eine sehr praktische und nützliche Erweiterung für Arduino-Anwendungen. Die Qualität und die saubere Beschriftung der Leiterplatte sowie die grosse Fläche für eigene Protoypenaufbauten sind Punkte die mir am Memoire Shield von Snootlab gefallen haben.

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Werden für den Antrieb des Roboters kleine Gleichstrommotoren (auch DC-Motoren genannt) verwendet, wird eine Leistungsstufe für die Ansteuerung benötigt, da die Ausgänge des Arduino nicht genügend Strom liefern können und die Motorspannung meist höher als 5 Volt ist. Für das Arduino-Board stehen dazu eine ganze Anzahl Erweiterungsplatinen, sogenannte Shields, zur Verfügung. Diese Shields beinhalten die Ansteuerungslogik und die Leistungsendstufe. An den Ausgängen können dann direkt ein oder mehrere DC-Motoren angeschlossen werden. Häufig verwendete Motor Shields sind der Ardumoto von Sparkfun, das Motor/Stepper/Servo Shield von Adafruit oder das Motor Control Shield von NKC Electronics. Kürzlich wurde das neue Motor Shield R3 vom Arduino Team vorgestellt.

Das Motor Control Shield von NKC habe ich auf einem meiner Testroboter verwendet. Das Shield wird dabei als Bausatz geliefert und kann 2 DC-Motoren ansteuern.

Bild: Roboter mit NKC Motor Shield

Als Chassis für diesen Roboter wurde ein Chassis-Kit von Dragu verwendet, welches neben der Mechanik auch 2 Gleichstrommotoren beinhaltet.

Die einfache Aufbau dieses Roboters kann auch mit Teilen aus der eigenen Werkstatt realisiert werden. Für die beiden Grundplatten kann dabei Sperrholz, Plexiglas oder sogar Karton verwendet werden.

Die Ansteuerung mit einem Arduino-Board und einem Motor Shield wird dabei auf der oberen Platte befestigt.

Für weitere Roboter habe ich das bereits verwendete Motor Shield geplant. Dieses ist aber momentan beim Lieferanten nicht verfügbar. Darum musste eine andere Lösung her. Ich habe nicht für eine fertige Lösung entschieden sondern für eine Selbstbaulösung – ein eigenes Motor Shield, realisiert mit Fritzing.

Entwicklung, Produktion bei Fritzing Fab und Lieferung der Platine hat knapp 3 Wochen gedauert.

Die Schaltung der Platine habe ich vom Motor Shield von NKC Electronics übernommen und habe somit eine kompatible Lösung zum NKC-Kit.

Für den Anschluss der Motoren und der externen Motoren-Versorgungsspannung habe ich Schraubklemmen verwendet. Für die Motorspannung kann die Arduino-Versorgungsspannung oder eine extern zugeführte Spannungsversorgung verwendet werden. Bei Motor-Versorgung über die Spannungsversorgung des Arduino wird die Motorspannung vom Arduino-Board über Pin Vin auf das Motor Shield geführt. Wird eine externe Motorspannung verwendet, muss der Widerstand R5 entfernt werden. Die Motorspannung wird in diesem Fall über die Schraubklemme Vin oder über den Buchsenstecker  auf dem Motor Shield zugeführt.

Download des Motor Shield-Projekts auf der Fritzing-Plattform.

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Ihr erstes Buch ermöglichte mir einen extrem schnellen Einstieg in die Arduino Welt.

Jörg verwendet die Arduino-Boards in der Entwicklungsabteilung für Steuerungsaufgaben. Für diese Aufgaben hat er verschiedene Programme von kommerziellen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) in die Arduino-Umgebung portiert.

Nachfolgend ein kurzes Video-Tutorial  über die Arduino-Boards, welches Jörg erstellt hat.

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Schneidet man nun mit einem Messer diese Linien aus, bekommt man Ausschnitte für den USB-Port und die Steckbuchse der Stromversorgung.

(Bilder Forumuser JO3R)

Eine wirklich günstige und originelle Gehäuselösung.

(Quelle: Arduino Forum)

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Das wohl günstigste Gehäuse für Arduino von arduino-praxis | Permalink
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Die Anzeigeeinheit zeigt dabei die Abtast-Durchläufe eines 3D-Scanners an.

(Bild Julian S)

Julian meint weiter dass diese Lösung ein universelles Anzeigeelement ist, um Errors, Betriebsmodi usw. anzuzeigen. (Julian S. per Email)

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Leser-Projekt – 7 Segment-Anzeige über I2C-Bus von arduino-praxis | Permalink
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Arduino Uno R3, Lebkuchen und Mandarinen

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Nikolaus bringt Arduino Uno R3 von arduino-praxis | Permalink
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