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Arduino Wing-Stack-Extension

Für den Arduino Uno gibt es viele interessante Aufsteckplatinen, wie beispielsweise das von mir vorgestellte Multi-Function-Shield oder das Multifunction Expansion Board. Diese werden auf den Uno aufgesteckt (so daß keine Kabelverbindungen benötigt werden) und bieten dann verschiedene Sensoren etc.
Ein Problem ist, daß die Boards oft über die USB-Buchse des Arduinos kurzgeschlossen werden, weil der Abstand zwischen Arduino und Board zu klein ist und die Lötpads der Aufsteckplatine die USB-Buchse berühren. Zudem kommt man dann nicht mehr an die Pins des Arduinos und kann keine weitere Hardware anschließen.

Ein weiteres Problem ist, daß es auf dem Arduino zu wenig Steckplätze für Masse (GND) und 5 V gibt.
Sogenannte Sensor Shields sorgen hier für Abhilfe und bieten neben vielen I/O-Pins auch noch zwei Pins für die Versorgung. So lassen sich auch Servomotren mit dem üblichen dreipoligen Stecker leicht anschließen. Die Anordnung der Pins ist aber eher wahllos und nicht wie vom Arduino gewohnt. Je nach Eweiterungs-Board kann dann noch ein weiteres Board (HAT: hardware attached on top) aufgesetzt werden - wobei dann aber die Pins auf dem Sensor Shield nicht mehr gut zugänglich sind, so daß das Board eigentlich seinen Sinn verliert.

Die Lösung ist das neue Wing-Stack-Extension-Board: Es wird auf den Arduino Uno aufgesteckt und bietet die gleichen vier Buchsenleisten wie der Arduino, die von diesem nach oben durchgeschleift werden, so daß weitere HATs aufgesetzt werden können. Zusätzlich werden sämtliche Pins nach außen geführt, in die weitere Jumperkabel eingesteckt werden können - auch wenn ein HAT aufgesteckt ist. Neben jedem I/O-Pin gibt es noch Stiftleisten für GND und VCC (die Anordnung entspricht der für Servomotoren). Die farbigen Stiftleisten helfen dabei, bei der Verkabelung Fehler zuvermeiden.

Die Platine ist etwas kürzer als der Arduino Uno, so daß es zu keiner Berührung der USB-Buchse etc. kommt. Auf dem Board gibt es eine Schraubklemme an die eine externe Spannungsquelle angeschlossen werden kann. Per Jumper kann gewählt werden, wie das Board mit Spannung versorgt wird: über die externe Einspeisung oder über den Arduino. Zusätzlich kann der Arduino über die externe Einspeisung versorgt werden. Eine Diode dient als Schutz vor Verpolung und der Kondensator vermindert hochfrequente Störungen und Spannungseinbrüche.

Die Platine ist als Bausatz mit allen erforderlichen Teilen erhältlich. Der Aufbau ist selbsterklärend und mit einfachen Lötkenntnissen zu bewerkstelligen.

Die Diode schränkt den maximal möglichen Strom aus der externen Spannungsquelle ein. Im Datenblatt sind die technischen Daten nachzuschlagen. Eine 1N4004 verträgt maximal 1 A (I_F) und weist eine Vorwärtsspannung V_F von 1,1 V auf. Bei einer SB 330 Schottkydiode liegt I_F bei 3 A und V_F beträgt lediglich 0,49 V. Die Vorwärtsspannung muß zur externen Spannung addiert werden, damit an den Pins die gewünschte Spannung anliegt. Für die üblichen 5 V muß die externe Spannungsquelle bei einer 1N4004 demnach 6,1 V liefern.

Mit Jumper J1 kann gewählt werden, woher die roten 5V-Stiftleisten ihre Spannung beziehen: In der Stellung 1-2 (beide Pins sind mit einem Jumper kurzgeschlossen) liegt die externe Spannung an den roten Stiftleisten an. Sitzt der Jumper auf Position 2-3, dann wird die Spannung vom Arduino (USB- oder Hohlbuchse) an die roten Stiftleisten geführt. Beachten Sie, daß dann nur eine geringe Strombelastbarkeit wie sonst auch beim Arduino möglich ist.

Wird zusätzlich Jumper J2 kurzgeschlossen (J1 ist dann irrelevant), dann wird die externe Spannung auch an den Arduino über den Pin 5V geführt. Hierbei unbedingt darauf achten, daß die Spannung hinter der Diode auf keinen Fall mehr als 5 V betragen darf, da sonst der Arduino zerstört wird. Dies kann an der Kathode der Diode (die Seite mit der umlaufendem Ringmarkierung) gemessen werden. Außerdem darf der Arduino dann nicht über eine weitere Spannungsquelle (USB- oder Hohlbuchse) versorgt werden!

Für die Software Fritzing gibt es ein Bauteil der Wing-Stack-Extension mit allen Anschlüssen zum Download, das Sie im Programm hinzufügen können.