Como usar os Nanoshields

Os Nanoshields permitem que você desenvolva projetos eletrônicos de forma prática e dinâmica, facilitando a experimentação com diferentes configurações de hardware. Você pode facilmente trocar os módulos do seu projeto para adicionar ou remover funcionalidades, sem gastar muito tempo com fiação, solda e fixação mecânica dos componentes. Além disso, a montagem do seu projeto fica mecanicamente mais robusta, facilitando o seu uso na prática.

A seguir nós vamos mostrar um exemplo de como desenvolver um projeto usando os Nanoshields. Para isso, vamos construir o TempLog, um projeto de um medidor de temperatura com registro dos dados, incluindo data e hora. Você poderia usá-lo, por exemplo, para monitorar a temperatura de um local durante dias, meses ou anos, e depois recuperar os dados para mostrá-los em um gráfico ou tabela.

Escolha dos módulos

Vamos então determinar as funcionalidades necessárias para esse projeto nas subseções a seguir, e quais os módulos necessários para obter cada funcionalidade.

1. Medir a temperatura

Uma das formas de se medir temperatura eletronicamente é utilizando um sensor do tipo termopar. O Nanoshield Thermocouple permite a integração de um desses sensores no seu projeto. Com ele é possível medir uma ampla faixa de temperaturas, de -270ºC até 1372ºC, com uma resolução de 0,25ºC.

2. Obter data e hora da leitura

Para manter um registro correto de data e hora de cada leitura de temperatura, o ideal é usar um relógio de tempo real, ou RTC (real time clock). Um RTC é capaz acompanhar a data e hora do dia com um consumo de energia muito baixo, sendo normalmente alimentado por uma bateria própria e permitindo manter a hora certa por vários anos mesmo desconectado da rede elétrica. O Nanoshield RTCMem possui um RTC embutido com bateria própria e é a escolha ideal para essa funcionalidade.

3. Armazenar temperatura, data e hora

O próprio Nanoshield RTCMem citado no item anterior pode ser usado para armazenar o dados de temperatura, data e hora. Ele possui uma memória EEPROM integrada que pode ser usada para esse fim. A EEPROM é uma memória do tipo não volátil, que retém os dados armazenados mesmo sem estar conectada à energia elétrica. O resultado de usar a memória EEPROM em conjunto com o RTC é que você pode conectar e desconectar o seu monitor de temperatura de forma transparente, sempre mantendo a hora certa e sem nunca perder os dados já registrados.

4. Processamento dos dados

Para coordenar todas as partes de um projeto, incluindo sensores, atuadores e interfaces, muitas vezes faz-se uso de um microcontrolador. Essa é a abordagem padrão usada nos Nanoshields, e é um dos fatores que permitem desenvolver um sistema de hardware modular dessa forma.

O sistema Nanoshields é compatível com Arduino, e existem várias opções de microcontrolador que podem ser usadas:

• Alevino
• Arduino Nano
• Arduino UNO
• Arduino Duemilanove
• Arduino Mega
• Arduino Diecimila
• Outras placas compatíveis com os modelos acima

No nosso exemplo vamos usar o Alevino, que é o Nanoshield compatível com Arduino que nós disponibilizamos. Ele possui um processador ATmega328 de 8 bits e 16MHz, e você pode programá-lo da mesma forma que um Arduino, utilizando a Arduino IDE, ou então usando ferramentas mais tradicionais de programação.

5. Extrair os dados

Para coletar e observar os dados coletados de temperatura, data e hora, você pode usar o Nanoshield USB. Com ele você pode conectar o seu projeto ao seu computador via USB de uma forma muito simples. Ele cria para você uma interface serial padrão (porta COM), permitindo que você use um terminal serial qualquer ou um aplicativo próprio seu para visualizar os dados.

Uma outra funcionalidade importante do Nanoshield USB é que ele permite gravar o software no seu microcontrolador, caso você esteja usando um microcontrolador sem interface USB, como o Alevino.

6. Interconexão dos módulos

Para conectar todos os módulos e criar de fato o seu projeto, você pode usar uma Base Board. Ela possui uma série de slots em que você simplesmente encaixa os módulos que compõem o seu projeto.

Nesse exemplo nós usaremos quatro módulos, então podemos usar uma Base Board padrão. Para outros projetos que precisem de mais módulos, pode-se usar uma versão com 6 slots, a Base Board L

Montagem do Projeto

Uma vez tendo todos os módulos em mãos, a montagem do hardware é muito simples: basta encaixar todos os módulos nos slots disponíveis na Base Board.

ATENÇÃO: ao conectar os Nanoshields à Base Board é muito importante utilizar a orientação correta, alinhando as marcas brancas da Base Board com as marcas brancas dos Nanoshields. Conectar um Nanoshield com a orientação invertida irá causar mal funcionamento e possibilidade de danos aos seus módulos. Veja o exemplo da figura abaixo: nele podemos notar que os Nanoshields ligados aos slots 1, 2 e 4 estão conectados de maneira correta, pois as marcas brancas da Base Board estão alinhadas com as marcas brancas dos módulos; já o Nanoshield ligado ao slot 3 está conectado de maneira errada, pois sua marca branca não coincide com a marca branca da Base Board.

Veja abaixo uma imagem do hardware completo com os módulos montados na Base Board:

Software

Após a montagem do hardware, é preciso escrever o software que vai instruir o microcontrolador a executar as tarefas necessárias para o projeto. Em linhas gerais, para este projeto, as tarefas são as seguintes:

• Fazer a leitura da temperatura por meio do Nanoshield Thermocouple
• Ler a data e a hora do Nanoshield RTCMem
• Montar uma estrutura de dados para armazenar temperatura, data e hora
• Ler e escrever a estrutura de dados acima na memória EEPROM do Nanoshield RTCMem
• Transmitir os dados coletados pela interface serial/USB

Para aprender como fazer as tarefas acima, veja mais detalhes na página do projeto TempLog. Lá você vai encontrar todo o código fonte do projeto e mais detalhes sobre como utilizar as bibliotecas de código aberto que disponibilizamos.

E agora?

Agora que você já sabe como usar os Nanoshields, navegue pela seção de módulos, escolha os seus Nanoshields e crie os seus próprios projetos!