Opisz swój projekt na forum i odbierz 50 zł rabatu w sklepie Botland. Sprawdź szczegóły »

HAT do Raspberry Pi: przekaźniki, sterowniki silników i…

HAT do Raspberry Pi: przekaźniki, sterowniki silników i…

Raspberry Pi znają chyba wszyscy. Ten malutki komputerek podbił świat dzięki swojej niskiej cenie oraz dużym możliwościom. Czasem trzeba jednak czegoś więcej - wtedy przydają się HATy.

W artykule opisałem moje pierwsze spotkanie z nowymi płytkami rozszerzającymi od polskiej firmy MSX elektronika.

Dla Arduino dostępnych jest bardzo wiele modułów rozszerzeń podłączanych bezpośrednio do mikrokontrolera - przyjęło się nazywać je Shield-ami. Do Raspberry znajdziemy ich znacznie mniej. W odróżnieniu od Arduino, te przeznaczone dla Raspberry nazywane są Hat-ami, czyli kapeluszami.

Opisywane płytki przeznaczone są dla nowszych modeli Raspberry – A+, B+ oraz B2 . Łatwo rozpoznać, o którą wersje chodzi, ponieważ wszystkie moduły są podłączane przez 40 pinowe gniazdo. Po niżej (od lewej) widoczne są: moduł przekaźników, płytka prototypowa oraz sterownik silników DC.

MSX_moduly_RPI_10

Płytka prototypowa

Zacznijmy skromnie, od małej płytki prototypowej RPi Proto Hat. Niewiele można o niej napisać – jest to dopiero platforma przeznaczona do przygotowania własnego rozwiązania. Jej zaletą jest dopasowanie do wymiarów Raspberry Pi, dzięki czemu płytkę można przymocować do Raspberry i uzyskać stabilne mechanicznie rozwiązanie. Znacznie zmniejsza to prawdopodobieństwo popsucia całego komputerka przez przypadkowe zwarcie.

MSX_moduly_RPI_9

Na płytce znajdziemy jeden układ scalony w obudowie SO08, okazuje się że jest to pamięć EEPROM. Nowe wersje malinki mają być wyposażone w pewnego rodzaju odpowiednik mechanizmu Plug&Play. W pamięci nieulotnej zapisane są informacje o typie modułu, dzięki czemu Raspberry może samo skonfigurować się do pracy z podłączonym sprzętem.

Sterowanie przekaźnikami

Kolejne rozwiązanie, to kapelusz z przekaźnikami, czyli RPi+ 2Relay Hat. Na jego pokładzie znajdziemy 2 przekaźniki, które mogą pracować maksymalnie z 10A/240VAC, jednak ze względów bezpieczeństwa nie powinniśmy podłączać napięcia sieciowego bezpośrednio do płytki.

MSX_moduly_RPI_1

Przekaźniki są podłączone do linii GPIO, więc ich sterowanie jest bardzo łatwe, zarówno w Pythonie, programach napisanych w języku C/C++, a nawet z poziomu pomocą linii poleceń.

Dodatkowo na płytce znajdziemy konwerter i2c do 1-wire. Pozwala on na łatwe podłączenie układu z takim interfejsem, na przykład termometru DS18B20. Na płytce jest również pamięć EEPROM, służąca do identyfikacji modułu.

MSX_moduly_RPI_13

Jako zaletę w porównaniu z konkurencyjnymi płytkami wymienić można rodzaj wykorzystanych gniazd – wtyczki są wyjmowalne, co znacznie zmniejsza szansę na mechaniczne uszkodzenie płytki. Można mieć również kilka wtyczek i podłączać różne układy zamiennie (np. do testowania).

MSX_moduly_RPI_3

Możliwość zwarcia przy braku tulejek dystansowych.

Sterownik silników

Na koniec chyba najciekawsza płytka dla każdego, kto zajmuje się robotyką: RPi Motor Hat. Płytka, jak nazwa wskazuje, służy do sterowania silnikami. W liczbie mnogiej piszę nie bez powodu – znajdziemy na niej aż dwa mostki TB6612. Dzięki temu, możemy jednocześnie sterować aż 4 silnikami prądu stałego.

MSX_moduly_RPI_4

Raspberry ma niewiele wolnych linii GPIO, a dostępność kanałów PWM jest bardzo słaba. Aby obejść to ograniczenie, konstruktorzy płytki wykorzystali układ PCA9685. Jest to 16-kanałowy generator PWM sterowany przez i2c. Układ jest bardzo popularny w modułach dla Raspberry, więc bez problemu znajdziemy przykłady jego programowania zarówno w Pythonie, jak i w C.

Poza czterema silnikami, możemy wykorzystać jeszcze cztery linie PWM – np. do podłączenia serwomechanizmów. Daje to całkiem spore możliwości dla każdego miłośnika robotyki.

MSX_moduly_RPI_12

Na koniec wisienka na torcie – zasilanie. Moduł może być zasilany z Raspberry, czyli pośrednio z USB. Jest to bardzo wygodne podczas programowania. Niewielkie silniczki mogą być spokojnie zasilane z USB, szczególnie jeśli wykorzystamy zasilacz-ładowarkę o wydajności 2A.

Jednak gdy chcemy zbudować robota, wygodniej będzie zasilać silniki z akumulatorów. Na szczęście moduł posiada odpowiednie wejście, wystarczy przełożyć zworkę i podłączyć zasilanie. Na płytce znajdziemy przetwornicę impulsową, która wytworzy napięcie 5V do zasilania nie tylko logiki mostka, ale również całego Raspberry!

MSX_moduly_RPI_6

Mamy więc moduł, który do testów można zasilać z USB, ale w docelowym układzie, to on może zasilać całego robota za pomocą przetwornicy. To wręcz konfiguracja idealna. Tak jak poprzednio, na płytce znajdziemy również pamięć EEPROM dla identyfikacji HATa.

Ocena ogólna

Wszystkie moduły zostały zaprojektowane i wykonane staranie. Dużym plusem są szczegółowe opisy na PCB, które m.in. opisują wszystkie sygnały 40-pinowego gniazda. Szkoda jedynie, że płytki nie są wyposażone w przedłużone złącza - wtedy możliwe byłoby łączenie kilku HATów (jeden na drugim). Szczególnie na przydatności zyskałaby wtedy goła płytka prototypowa.

Podsumowanie

Moduły produkowane przez MSX Elektronika dają bardzo ciekawe możliwości wszystkim miłośnikom Raspberry Pi. Osoby pasjonujące się robotyką zachęcam szczególnie do zapoznania się z płytką RPi Motor Hat.

IMG_55f4355b564428514

Platforma testowa dla RPi Motor Hat.

Jest to bardzo interesujące rozwiązanie, które pozwala na niesamowicie łatwe zbudowanie robota pracującego pod kontrolą systemu Linux. Raptem kilkadziesiąt linijek w Pythonie wystarczy, aby zbudować robota z kamerką. Powyższa konstrukcja zostanie opisania w osobnym artykule...

Autor: Elvis (Piotr)
Redakcja: Treker (Damian)

HAT, przekaźniki, Raspberry PI, robot, shield, silniki

Trwa ładowanie komentarzy...