아두이노 시작하기 - 기판 및 쉴드

아두이노 기판(보드)과 쉴드는 다양한 전자 프로젝트를 구현할 수 있는 기반을 제공합니다. 기판은 기본적인 하드웨어와 I/O 기능을 제공하며, 쉴드는 이러한 기판에 추가 기능을 더해주는 모듈입니다. 이번 글에서는 아두이노 기판의 종류, 쉴드의 종류, 그리고 다양한 응용 방법에 대해 알아보겠습니다.

1. 아두이노 기판 종류

1.1. 아두이노 우노 (Arduino Uno)

• 특징: 가장 보편적이고 입문용으로 널리 사용됩니다. ATmega328P 마이크로컨트롤러를 사용합니다.
• 사양:
  • 디지털 I/O 핀: 14개
  • 아날로그 입력 핀: 6개
  • PWM 핀: 6개
  • 메모리: 플래시 32KB, SRAM 2KB, EEPROM 1KB
  • 전원: USB 또는 외부 전원 (7-12V)

1.2. 아두이노 나노 (Arduino Nano)

• 특징: 소형이며 우노와 유사한 기능을 제공하지만 더 작고, 핀 배열이 다릅니다.
• 사양:
  • 디지털 I/O 핀: 22개
  • 아날로그 입력 핀: 8개
  • PWM 핀: 6개
  • 메모리: 플래시 32KB, SRAM 2KB, EEPROM 1KB
  • 전원: USB 또는 외부 전원 (7-12V)

1.3. 아두이노 메가 (Arduino Mega)

• 특징: 많은 I/O 핀과 더 큰 메모리를 제공하며, 복잡한 프로젝트나 많은 센서와 액추에이터를 사용하는 경우 적합합니다.
• 사양:
  • 디지털 I/O 핀: 54개
  • 아날로그 입력 핀: 16개
  • PWM 핀: 15개
  • 메모리: 플래시 256KB, SRAM 8KB, EEPROM 4KB
  • 전원: USB 또는 외부 전원 (7-12V)

1.4. 아두이노 레오나르도 (Arduino Leonardo)

• 특징: ATmega32u4 마이크로컨트롤러를 사용하여 USB를 통해 직접 컴퓨터와 통신할 수 있습니다.
• 사양:
  • 디지털 I/O 핀: 20개
  • 아날로그 입력 핀: 12개
  • PWM 핀: 7개
  • 메모리: 플래시 32KB, SRAM 2.5KB, EEPROM 1KB
  • 전원: USB 또는 외부 전원 (7-12V)

1.5. 아두이노 Due (Arduino Due)

• 특징: ARM Cortex-M3 프로세서를 사용하여 더 높은 성능을 제공합니다.
• 사양:
  • 디지털 I/O 핀: 54개
  • 아날로그 입력 핀: 12개
  • PWM 핀: 12개
  • 메모리: 플래시 512KB, SRAM 96KB
  • 전원: USB 또는 외부 전원 (7-12V)

1.6. 아두이노 MKR 시리즈 (Arduino MKR Series)

• 특징: IoT 프로젝트를 위한 보드로, 다양한 통신 모듈이 내장되어 있습니다.
• 사양:
  • MKR Zero: SAMD21 Cortex-M0+ 프로세서, 32MB 플래시, 2MB SRAM.
  • MKR WiFi 1010: Wi-Fi 및 블루투스 기능 포함.
  • MKR GSM 1400: GSM 모듈 포함.
  • 전원: USB 또는 리튬 이온 배터리.

2. 아두이노 쉴드 (Shield)

아두이노 쉴드는 기본 아두이노 보드 위에 장착하여 기능을 확장할 수 있는 모듈입니다. 다양한 종류가 있으며, 각 쉴드는 특정 기능을 제공합니다.

2.1. 아두이노 레이더 쉴드 (Arduino Relay Shield)

• 특징: 전기적 장비를 제어하기 위해 리레이를 장착한 쉴드입니다.
• 용도: AC 전원 장비 제어, 고전력 장비 스위칭.

2.2. 아두이노 LCD 쉴드 (Arduino LCD Shield)

• 특징: LCD 디스플레이와 버튼을 포함한 쉴드입니다.
• 용도: 디스플레이 정보 출력, 사용자 입력 수집.
• 예시: 16x2 문자 LCD, 20x4 문자 LCD.

2.3. 아두이노 GPS 쉴드 (Arduino GPS Shield)

• 특징: GPS 모듈을 내장하여 위치 정보를 제공합니다.
• 용도: 위치 추적, 항법 시스템, 지리적 데이터 수집.

2.4. 아두이노 Ethernet 쉴드 (Arduino Ethernet Shield)

• 특징: Ethernet 포트를 통해 네트워크 연결을 제공합니다.
• 용도: 네트워크 통신, 웹 서버 기능, IoT 프로젝트.
• 예시: W5100, W5500 칩셋.

2.5. 아두이노 Wi-Fi 쉴드 (Arduino Wi-Fi Shield)

• 특징: Wi-Fi 모듈을 포함하여 무선 네트워크 연결을 제공합니다.
• 용도: 무선 데이터 전송, IoT 프로젝트.
• 예시: Wi-Fi 1010 쉴드, ESP8266 모듈.

2.6. 아두이노 모터 쉴드 (Arduino Motor Shield)

• 특징: DC 모터와 서보 모터를 제어할 수 있는 모듈입니다.
• 용도: 로봇 모터 제어, 서보 제어.
• 예시: Adafruit Motor Shield, Arduino Motor Shield Rev3.

2.7. 아두이노 NFC/RFID 쉴드 (Arduino NFC/RFID Shield)

• 특징: NFC 또는 RFID 모듈을 사용하여 무선 식별 및 데이터 읽기를 지원합니다.
• 용도: 출입 통제, RFID 태그 읽기, NFC 결제 시스템.

3. 아두이노 기판 및 쉴드 응용

3.1. 홈 자동화 시스템

• 기판: 아두이노 우노, 아두이노 메가
• 쉴드: Relay Shield, Ethernet Shield
• 응용: 가전제품의 원격 제어, 조명 시스템 자동화, 온도 및 습도 조절.

예제

• 스마트 조명 시스템: Relay Shield를 사용하여 조명의 전원을 제어하고, Ethernet Shield를 통해 웹 인터페이스로 조명 상태를 모니터링 및 제어.

3.2. 로봇 공학

• 기판: 아두이노 메가, 아두이노 Due
• 쉴드: Motor Shield, GPS Shield
• 응용: 자율주행 로봇, 드론 제어, 장애물 회피.

예제

• 자율주행 로봇: Motor Shield를 사용하여 모터를 제어하고, GPS Shield를 통해 위치 추적 및 길 찾기 기능을 추가.

3.3. 데이터 로깅 및 환경 모니터링

• 기판: 아두이노 우노, 아두이노 MKR Zero
• 쉴드: Ethernet Shield, SD Card Shield
• 응용: 온도, 습도, 대기 질 측정 및 데이터 저장.

예제

• 환경 데이터 로거: SD Card Shield를 사용하여 센서로 측정한 데이터를 SD 카드에 저장하고, Ethernet Shield를 통해 실시간으로 데이터 전송 및 모니터링.

3.4. IoT 프로젝트

• 기판: 아두이노 MKR 시리즈, 아두이노 Nano 33 IoT
• 쉴드: Wi-Fi Shield, GSM Shield
• 응용: 원격 데이터 전송, 스마트 홈 기기, 원격 모니터링.

예제

• 스마트 농업 시스템: MKR WiFi 1010을 사용하여 온도, 습도 센서 데이터를 클라우드에 전송하고, Wi-Fi Shield를 통해 원격으로 데이터를 모니터링.

3.5. 교육 및 실험

• 기판: 아두이노 우노, 아두이노 나노

• 쉴드: LCD Shield, Sensor Shield

• 응용: 전자 공학 교육, 실험 및 프로토타이핑.

예제

• 교육용 실험 키트: LCD Shield를 사용하여 실험 결과를 디스플레이하고, Sensor Shield를 통해 다양한 센서의 데이터를 실시간으로 확인.

결론

아두이노 기판과 쉴드는 다양한 전자 프로젝트와 응용에서 중요한 역할을 합니다. 각 기판과 쉴드는 특정 기능과 용도에 맞게 설계되어 있으며, 적절히 활용함으로써 복잡한 전자 시스템도 쉽게 구현할 수 있습니다. 기판의 종류와 쉴드의 기능을 이해하고, 이를 바탕으로 창의적이고 실용적인 프로젝트를 개발해보세요!