Multi test shield per Arduino - Progetto completo

Per testare la serie di sensori contenuti nella confezione “37 in 1 Sensor Module Board Set” che è venduta da molti siti è possibile utilizzare questo shield compatibile con la scheda Arduino UNO R3 originale e relativi cloni.

Il PCB è stato progettato con il programma online EasyEDA, mentre stata realizzata tramite il servizio offerto dal sito JLCPCB.


Sito online per creazioni schemi e PCB	Sito produzione PCB

Descrizione

Sullo shield per testare i sensori Arduino sono disponibili molti connettori che risultano già opportunamente collegati con le porte digitali o analogiche di Arduino.
In realtà, la scheda, oltre ai sensori presenti nel kit “37 in 1 Sensor Module Board Set” permette di testare altri sensori, servo, ecc per un totale di oltre 50 tipi, la presenza di un connettore bus I2C espande ulteriormente la tipologia di dispositivi che lo shield permette.
Sulla scheda è anche presente un connettore per il collegamento di un piccolo display OLED da 0.95″risoluzione 96×64 pixel, 65536 Colori, su di esso potranno essere mostrati dei messaggio o i valori misurati dai sensori
Lo schema dello shield per testare i sensori Arduino è lo stampato sono stati realizzati con il programma free EasyEDA, il progetto, schema dello Shield e PCB, può essere trovato a questo link per la realizzazione si è utilizzato il servizio di realizzazione fornito da JLCPCB.

Schema elettrico

Elenco dei componenti necessari

n°	Sigla	Denominazione	Quantità
1	R1,R3	100 Ω 1/4W 5%	2
2	R2,R4	220 Ω 1/4W 5%	2
3	R5	150 Ω 1/4W 5%	1
4	JP1, JP3, JP2, JP4, JP6, JP8	Header-Female-2.54_1x3	6
5	JP5, JP7, JP12, JP13, JP15, JP9, JP16, JP14	Header-Female-2.54_1x4	8
6	JP10,JP11	Header-Female-2.54_1x5	2
7	DISP1	Header-Female-2.54_1x4	1
8		Header-Male-2.54_1x8	2
9		Header-Male-2.54_1x6	1
10		Header-Male-2.54_1x10	1

Sensori compatibili con lo shield

Connettore	Sensore/Modulo
JP1 (D2) JP2 (D4) JP3 (D3)	KY-001 Temperature sensor module, KY-002 Vibration switch module, KY-003 Hall magnetic sensor module, KY-004 Key switch module, KY-005 Infrared emission sensor module, KY-006 Small passive buzzer module, KY-010 Optical broken module, KY-012 Active buzzer module, KY-015 Temperature and humidity sensor module, KY-017 Mercury open optical module, KY-019 5V relay module, KY-020 Tilt switch module, KY-021 Mini magnetic reed modules, KY-022 Infrared sensor receiver module, KY-031 Knock Sensor module, KY-033 Hunt sensor module, KY-035 Class Bihor magnetic sensor, KY-039 Detect the heartbeat module
JP4	Capacitive touch sensor, HC-SR501 (PIR sensor)
JP5	KY-009 3-color full-color LED SMD modules
JP6	KY-011 2-color LED module, KY-029 Yin Yi 2-color LED module 3mm
JP7	KY-016 3-color LED module
JP8	KY-034 Automatic flashing colorful LED module
JP9	KY-032 Obstacle avoidance sensor module
JP10	KY-023 XY-axis joystick module
JP11	KY-040 Rotary encoder module
JP12	KY-024 Linear magnetic Hall sensors, KY-025 Reed module, KY-026 Flame sensor module, KY-028 Temperature sensor module, KY-036 Metal touch sensor module, KY-037 Sensitive microphone sensor module, KY-038 Microphone sound sensor module,
JP13	KY-027 Magic light cup module
JP14	Sensori MQ-2, MQ-3, MQ-4 MQ-5, MQ-6, MQ-7, MQ-8, MQ-9, MQ-135
JP15	Connettore I2C, KY-018 Photo resistor module, KY-013 Temperature sensor module
JP16	Sonar HC-SR04
DISP1	display OLED utilizzato ha una diagonale di 0.95", una risoluzione di 96x64 pixel, 65536 Colori

Sensori e moduli già testati con i Multi test shield

KY-003 Hall magnetic sensor module	KY-009 RGB full color LED SMD modules	KY-010 Optical broken module

KY-011 2 color LED module	KY-013 Temperature sensor module	KY-029 Yin Yi 2-color LED module 3mm

KY-012 Active buzzer module	KY-015 Temperature and humidity sensor module	KY-032 Obstacle avoidance sensor module

KY-034 Automatic flashing colorful	Display 65k Colori OLED 96×64 interfaccia SPI	Sensore infrarosso passivo PIR HC-SR501

Test dei sensori

KY-003 Hall magnetic sensor

KY-009 RGB full color LED SMD

KY-010 Optical broken module

KY-011 2 color LED

KY-012 Active buzzer

KY-013 Temperature sensor

KY-015 Temperature and humidity

KY-029 Yin Yi 2-color LED 3mm

KY-032 Obstacle avoidance sensor

KY-034 Automatic flashing colorful

Sensore infrarosso passivo PIR HC-SR501

Il display OLED

Il display OLED utilizzato ha una diagonale di 0.95″, una risoluzione di 96×64 pixel, 65536 Colori ed è basato sul driver SSD1331 è dotato di interfaccia di comando SPI e può essere alimentato con una tensione compresa tra i 3.3V – 5V.
Per altre informazioni vedere l’articolo: Display OLED 0,95″ 96×64 SSD1331 SPI

PIN	Sigla	Descrizione
1	GND	Power ground
2	VCC	2.8-5.5V power supply
3	SCL (SCLK)	Serial Clock (emesso dal master)
4	SDA (MOSI)	Serial Data Output, Master Output Slave Input (uscita dal master)
5	RES	Reset
6	DC	Data / command
7	CS	Chip Select, Slave Select, emesso dal master per scegliere con quale dispositivo slave vuole comunicare

Per utilizzare il display OLED è necessario installare alcune librerie. Per questo riferirsi a quanto riportato nell’articolo Display OLED 0,95″ 96×64 SSD1331 SPI.

PCB lato TOP

PCB lato BOTTOM

Vista 3D del PCB lato TOP

Foto del PCB realizzato da JLCPCB

Foto dei componenti necessari

Componenti necessari, PCB, connettori e resistenze

Fasi di montaggio

Si inizia con la saldatura delle resistenze

Proseguiamo poi alle pin strip femmine: 3, 4, 5 pin

Quindi si passa poi alle pin strip maschio per il collegamento con la scheda Arduno: 6, 8, 10 pin

Il montaggio e concluso non resta che da installare il display sullo shield e questo sulla scheda Arduino

Il montaggio è definitivamente concluso

Test dello shield montato

Ora possiamo passare al collaudo dello shield appena realizzato. Per fare questo utilizzeremo il modulo KY-009 RGB full color LED SMD module, che si presenta come una piccolo circuito che misura 18,5 millimetri x 15mm, su di esso è montato un LED RGB tipo 5050 SMD e un connettore a 4 pin.
Il LED può emette una ampia gamma di colori mescolando rosso, verde e blu.

La quantità di ciascun colore primario può venire regolata tramite un pilotaggio di tipo PWM, il modulo deve essere montato sul connettore JP3 come mostrato in figura.

la limitazione della corrente che scorre verso i led contenuti nel led RGB tipo 5050, viene fatto dalle resistenze già presenti sullo shield.
Se disponibile inserire il display nel connettore come mostrato in figura, il suo utilizzo non è indispensabile all’esecuzione del programma.
Ora si dovrà collegare la scheda Arduino UNO al PC e compilare il programma (scaricabile da questo link) nella memoria dell’Arduino che lo eseguirà

Sketch utilizzato per il test

// Definizione dei pin di collegamento
#define sclk 13
#define mosi 11
#define cs   10
#define rst  9
#define dc   8

//Il modulo va montato su JP5
#define greenpin 7  // G - seleziona il pin per il LED verde
#define redpin 6    // R - seleziona il pin per il LED rosso
#define bluepin 5   // B - seleziona il pin per il LED blu

// Definizione dei colori
#define BLACK           0x0000
#define BLUE            0x001F
#define RED             0xF800
#define GREEN           0x07E0
#define CYAN            0x07FF
#define MAGENTA         0xF81F
#define YELLOW          0xFFE0
#define WHITE           0xFFFF

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1331.h>
#include <SPI.h>

Adafruit_SSD1331 display = Adafruit_SSD1331(cs, dc, rst);

void setup()   {
  Serial.begin(9600);
  display.begin();
  pinMode(bluepin, OUTPUT);
  pinMode(greenpin, OUTPUT);
  pinMode(redpin, OUTPUT);

  // Messaggio iniziale
  display.fillScreen(BLACK);
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(BLUE);
  display.setRotation(2); //Ruota display
  display.setCursor(0, 0);
  display.println(" ADRIROBOT");
  display.setTextColor(GREEN);
  display.println("  SHIELD  ");
  display.println(" TEST FOR ");
  display.println("  37 IN 1 ");
  display.println("  SENSOR  ");
  delay(2000);
  display.fillScreen(BLACK);
  display.setTextColor(YELLOW);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("   TEST   ");
  display.println("  MODULO  ");
  display.println("  KY-009  ");
}

void loop()
{
  display.setTextColor(MAGENTA);
  display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);
  display.setCursor(0, 30);
  display.print("Led ROSSO");
  delay (200);
  digitalWrite(redpin, HIGH);  //Accende il led rosso
  delay (1000);
  digitalWrite(redpin, LOW);  //Spegne il led rosso

  display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);
  display.setCursor(0, 30);
  display.print("Led BLU");
  delay (200);
  digitalWrite(bluepin, HIGH);  //Accende led blu
  delay (1000);
  digitalWrite(bluepin, LOW);  //Spegne led blu

  display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);
  display.setCursor(0, 30);
  display.print("Led VERDE");
  delay (200);
  digitalWrite(greenpin, HIGH);  //Accende led verde
  delay (1000);

  display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);
  display.setCursor(0, 30);
  display.print("Led BIANCO");
  delay (200);

  digitalWrite(redpin, HIGH);  //Accende il led rosso
  digitalWrite(bluepin, HIGH);  //Accende il led blu
  // Essendo accesi i tre led il colore emesso è il bianco
  delay (1000);

  // Spegne tutti i tre led
  display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);
  display.setCursor(0, 30);
  display.print("SPENTO");
  delay (200);
  digitalWrite(redpin, LOW);
  digitalWrite(greenpin, LOW);
  digitalWrite(bluepin, LOW);
  delay (2000);
}

100

101

102

// Definizione dei pin di collegamento

#define sclk 13

#define mosi 11

#define cs 10

#define rst 9

#define dc 8

//Il modulo va montato su JP5

#define greenpin 7 // G - seleziona il pin per il LED verde

#define redpin 6 // R - seleziona il pin per il LED rosso

#define bluepin 5 // B - seleziona il pin per il LED blu

// Definizione dei colori

#define BLACK 0x0000

#define BLUE 0x001F

#define RED 0xF800

#define GREEN 0x07E0

#define CYAN 0x07FF

#define MAGENTA 0xF81F

#define YELLOW 0xFFE0

#define WHITE 0xFFFF

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1331.h>

#include <SPI.h>

Adafruit_SSD1331 display = Adafruit_SSD1331(cs, dc, rst);

void setup() {

Serial.begin(9600);

display.begin();

pinMode(bluepin, OUTPUT);

pinMode(greenpin, OUTPUT);

pinMode(redpin, OUTPUT);

// Messaggio iniziale

display.fillScreen(BLACK);

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(BLUE);

display.setRotation(2); //Ruota display

display.setCursor(0, 0);

display.println(" ADRIROBOT");

display.setTextColor(GREEN);

display.println(" SHIELD ");

display.println(" TEST FOR ");

display.println(" 37 IN 1 ");

display.println(" SENSOR ");

delay(2000);

display.fillScreen(BLACK);

display.setTextColor(YELLOW);

display.setCursor(0, 0);

display.println(" TEST ");

display.println(" MODULO ");

display.println(" KY-009 ");

}

void loop()

{

display.setTextColor(MAGENTA);

display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);

display.setCursor(0, 30);

display.print("Led ROSSO");

delay (200);

digitalWrite(redpin, HIGH); //Accende il led rosso

delay (1000);

digitalWrite(redpin, LOW); //Spegne il led rosso

display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);

display.setCursor(0, 30);

display.print("Led BLU");

delay (200);

digitalWrite(bluepin, HIGH); //Accende led blu

delay (1000);

digitalWrite(bluepin, LOW); //Spegne led blu

display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);

display.setCursor(0, 30);

display.print("Led VERDE");

delay (200);

digitalWrite(greenpin, HIGH); //Accende led verde

delay (1000);

display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);

display.setCursor(0, 30);

display.print("Led BIANCO");

delay (200);

digitalWrite(redpin, HIGH); //Accende il led rosso

digitalWrite(bluepin, HIGH); //Accende il led blu

// Essendo accesi i tre led il colore emesso è il bianco

delay (1000);

// Spegne tutti i tre led

display.fillRect(0, 30, 64, 15, BLACK);

display.setCursor(0, 30);

display.print("SPENTO");

delay (200);

digitalWrite(redpin, LOW);

digitalWrite(greenpin, LOW);

digitalWrite(bluepin, LOW);

delay (2000);

}

Modifiche

Sostituzione pin D12 con pin D17

Effettuando i collaudi ho notato che collegando un modulo, come il sensore sonar HC-SR04 su connettore JP16 che ha un pin collegato alla porta D12: non funzionava.
La ricerca del motivo ha evidenziato che anche se non utilizzato direttamente dal Modulo display , questo pin risulta riservato dalla libreria SPI che lo gestisce,per la funzione è MISO (Master In SlaveOut) per cui non può utilizzato per altre funzioni.

Per cui, non avendo altri pin digitali liberi, non volendo utilizzare i pin D0 e D1 utilizzati per la programmazione, ho pensato di utilizzare uno dei pin analogici in particolare A3, che è in realtà D17.
Per cui avendo già il PCB, ho tagliato la pista sul lato TOP nei pressi di D12 e ho fatto un collegamento colante tra il pin A3 con il pin centrale di JP4, in questo modo i connettori JP4, JP12 e JP16 risultano collegati a D17 invece di D12.
Nel caso realizzaste il PCB prelevando lo schema dal sito EasyEDA questo risulta già corretto e la modifica non è da effettuarsi

Multi test shield per Arduino – Progetto completo

Descrizione