ESP32 Dual H Bridge Breakout Board: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovaj projekt je za ESP32 Breakout ploču koja je dizajnirana da bude mozak vašeg sljedećeg robota. Karakteristike ove ploče su;

• Može primiti bilo koji ESP32 komplet za razvoj koji ima dva reda do dvadeset pinova na centrima od jednog inča.
• Mjesto za montiranje pomoćne ploče TB6612FNG s dvostrukim H mostom DC motora.
• Stezaljka s dva vijka za svaki priključak motora.
• Priključni blok s dva vijka i set od pet klinova zaglavlja za Vin & Gnd
• Dva reda od dvadeset GPIO prekidača.
• Zaglavlja za dva sonarna senzora HC-SR04, s razdjelnicima napona na Echo izlazu.
• Zaglavlje za spajanje na trobojnu, zajedničku anodu, LED s ograničavajućim otpornicima.
• Na ploči 5V, 1A regulator napona sa pet zaglavlja za 5V & Gnd.
• Četiri seta zaglavlja za I2C veze sa 3.3V & Gnd za svaku vezu.
• Sve komponente montiraju se s jedne strane ploče.

Fizička veličina ploče je 90 mm x 56 mm, dvostrana. To ga stavlja unutar granica veličine 100 mm x 100 mm za većinu jeftinih prototipa proizvođača.

Sve datoteke potrebne za izradu jedne od ovih ploča mogu se pronaći na githubu ovdje.

Ploča je dizajnirana oko DOIT ESP32 DEVKIT V1 koji ima dva reda od po osamnaest pinova. Lako izrezani tragovi na stražnjoj strani ploče omogućuju vam da odvojite namjenske pinove 5V, Gnd i 3.3V od odgovarajućih sabirnica. Zatim možete koristiti pinove na ovim lokacijama kao GPIO i pomoću kratkospojnika spojiti sabirnice 5V, Gnd i 3.3V na odgovarajuće pinove u kompletu za razvoj ESP32 koji koristite.

Za postavljanje ESP dev kompleta predviđena su dva reda od dvadeset rupa. Preporučujem da kupite ženske utičnice i zalemite ih u rupe. Na ovaj način možete ukloniti ESP32 komplet za razvoj i zamijeniti ga drugim u bilo kojem trenutku. Također, upotreba utičnih traka pruža dovoljno slobodnog prostora za dijelove montirane ispod kompleta za razvoj. Volim kupiti četrdeset pin zaglavlje i utičnice, a zatim ih smanjiti prema veličini. To pomaže u smanjenju troškova. Ne možete rezati trake ženskih utičnica između dvije utičnice, morate ih 'zapaliti' kako biste ih izrezali. Drugim riječima, četrdeset -pinska ženska utičnica ne može se rezati na dvije dvadeset -pinske trake. Ženska utičnica sa četrdeset pinova može se iseći na dvadesetpinsku i devetnaestopolnu traku.

Korak 1: TB6612FNG Dvostruki H most

TB6612FNG je dvostruki H most, motorni kontroler koji može pokretati jedan koračni motor ili dva istosmjerna hobi motora (ne motora bez četkica). Idealan je za vožnju malim, jeftinim motorima sa zupčanikom koji su dostupni. Odbojna ploča ima mjesto za postavljanje pomoćne ploče koja ima TB6612FNG. Ploča TB6612FNG koju sam odabrao koristiti dostupna je na nekoliko mjesta; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser i Digikey prodaju i Sparkfun ploču), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress i Gearbest. Cijene se kreću od jednog do pet dolara.

Svaki upravljački program istosmjernog motora koristi tri GPIO pina. Dva GPIO pina određuju stanje motora; naprijed, natrag, vožnja uz obalu i kočenje. Treći GPIO pin je PWM za kontrolu brzine motora. Sedmi GPIO pin upravlja STBY iglom. Kontrolni signali za TB6612FNG su ožičeni na ESP32 GPIO prekidače. Koji GPIO pinovi se koriste ovisi o okusu ESP32 Dev Kit -a koji koristite. Ožičeni pinovi pažljivo su odabrani tako da se usklade s GPIO PWM i izlaznim pinovima na većini ESP32 kompleta za razvoj.

Motori su povezani pomoću dva, dva zatična klema sa vijcima sa oznakom Motor A i Motor B. Po jedan sa svake strane ploče za odvajanje. Napajanje za motore dolazi ili pomoću dvopolnog vijčanog priključnog bloka ili skupa muških zaglavlja na jednom kraju ploče za razbijanje označeno s Vin. Vin može biti bilo koji istosmjerni napon od 6V do 12V. Regulator napona 5V, 1A pretvara Vin napon u 5V za napajanje senzora sonara.

DOIT Dev KIT dolazi u dvije veličine, 30 igala (15 sa strane) i 36 iglica (18 sa strane). Dolje sam naveo veze za oba kompleta za razvoj.

30 pin dev kit - 36 pin dev kit

AIN1 - 25 - 14 - kontrola smjera za motor A

AIN2 - 26 - 12 - kontrola smjera za motor A

PWMA - 27 - 13 - kontrola brzine za motor A

STBY - 33 - 27 - zaustavlja oba motora

BIN1 - 16 - 15 - kontrola smjera za motor B

BIN2 - 17 - 2 - kontrola smjera za motor B

PWMB - 5 - 4 - regulacija brzine za motor B

Korak 2: GPIO pinovi

Ploča ima dva seta od dvadeset pin zaglavlja za GPIO proboj. Svaki set GPIO zaglavlja uključuje dvadeset pinova za 3.3V i dvadeset pinova za Gnd. Igle 3.3V nalaze se između GPIO pinova i Gnd pinova. Ova konfiguracija smanjuje mogućnost da nešto eksplodira ako je uključeno unatrag. Skoro svaka stvar koju želite spojiti na GPIO pin zahtijeva ili 3.3V ili Gnd vezu ili oboje. Trostruka konfiguracija redova znači da uvijek imate napajanje i Gnd pin za svaku vezu.

Ako koristite ESP32 dev kit osim DOIT Dev Kit -a, on može imati Vin, 3.3V i Gnd pinove na lokacijama različitim od DOIT Dev Kit -a. Ploča za razbijanje lako je izrezala tragove na zadnjoj strani koji se mogu izrezati kako bi se izolirali Vin, 3.3V i Gnd pinovi od odgovarajućih sabirnica. Zatim možete koristiti kratkospojnike za spajanje Vin, 3.3V i Gnd pinova vašeg ESP32 Dev Kit -a na odgovarajuće sabirnice. Igle 3,3 V mogu se spojiti pomoću standardnih dvopolnih kratkih utikača. Za spojeve Gnd pinova izradio sam nekoliko kratkospojnika koristeći tri pin DuPont školjke, dva ženska presavijača i kratki komad žice. Nakon što smo prevukli ženske igle na svaki kraj žice, umetnuo sam ih u krajnje utore kućišta s tri pina.

Ako ikada poželite ponovno spojiti transu koji ste izrezali, svaki od njih ima niz probušenih rupa. Možete ili zalemiti kratkospojnik u obliku slova U u rupe ili dodati dvopolni zaglavlje i upotrijebiti standardni dvopolni utikač za kratki spoj da napravite uklonjivi kratkospojnik.

Riječ opreza. Regulator od 3,3 V u kompletu za razvoj ESP32 koristi se za osiguravanje 3,3 V za ESP32 i sve periferne uređaje koje priključujete na sabirnicu 3,3 V. Regulator ima ograničenje od 1A. Što je veći Vin napon i što više struje povučete, regulator će se zagrijati. Imajte to na umu kada pokušavate upravljati uređajima velike struje, poput LED traka ili servo motora s 3.3V. Nekoliko I2C uređaja poput žiroskopa, akceleratora i ADC pretvarača ne bi trebao predstavljati problem.

Korak 3: Vin

Vin je ulazni napon za motore i regulator 5V. Vin može biti bilo koji napon od 5V do 12V. Ako koristite 5V za Vin, izlazni napon ugrađenog 5V regulatora neće biti 5V. To je zbog toga što regulator 5V mora imati napon veći od 5V da bi se regulirao na 5V.

Vin se također koristi kao ulazni napon za 3.3V regulator na kompletu za razvoj ESP32.

Referentni dizajn ESP kompleta za razvojne programere ima diodu za izolaciju USB napona od napona na Vin pinu dev kompleta. Dioda osigurava da Vin napon ne pokušava potaknuti USB napon i da čip USB-to-Serial bridge na ESP32 dev kompletu napaja samo USB napon. To znači da ste sigurni da spojite izvor napona veći od 5 V na Vin razvodne ploče i istovremeno koristite USB vezu, bez straha da ćete bilo što uništiti. Regulator napona u kompletu za razvoj ESP32 je u istoj porodici kao i regulator napona koji se koristi na ploči za isključivanje. To znači da mogu podnijeti isti raspon ulaznih napona.

Spojite bateriju koja pokreće motore na Vin terminale, a napajat će i ESP32 i sve periferne uređaje koje ste povezali.

Korak 4: Sonarni senzori HC-SR04

Za povezivanje popularnog sonarnog senzora HC-SR04 predviđena su dva četiri pinska zaglavlja. Zaglavlja se nalaze na suprotnim stranama ploče za probijanje, blizu priključnih blokova motora sa vijcima. Zaglavlja su postavljena za jedan-na-jedan vezu sa HC-SR04.

HC-SR04 je 5V uređaj. Napaja se od 5V, a njegov izlazni (eho) signal je na 5V razinama. ESP32 ima 3.3V GPIO i nije tolerantan na 5V. Stoga vam je potrebna neka vrsta pretvarača napona kako biste 5V izlaz HC-SR04 spustili na 3.3V nivo ESP32. Pločica za isključivanje ima jednostavan razdjelnik napona za svaki od HC-SR04 Echo signala za obavljanje konverzije nivoa. Nije potrebna konverzija nivoa za ESP32 GPIO pin za pokretanje signala okidanja HC-SR04.

Četveropolni zaglavlje za HC-SR04 osigurava 5V i Gnd veze za senzor. 5V osigurava regulator 5V na razvodnoj ploči.

Iako je za povezivanje sa HC-SRO4 predviđeno četvoroigilno zaglavlje, predviđeno je dvopolno zaglavlje za povezivanje Echo i Trig signala HC-SR04 sa ESP32. Na ovaj način možete odabrati koje GPIO pinove ćete koristiti. Za povezivanje koristite kratkospojnike žica-žena. T je ulaz okidača, a E je naponski nivo pretvorenog izlaznog signala odjeka.

Trebalo bi biti moguće koristiti zaglavlje HC-SR04 za povezivanje nekog drugog 5V senzora. Spojite izlaz 5V osjetnika na Echo ulaz i pomoću razdjelnika napona ga pretvorite u signal od 3.3V. Razdjelnik napona će rukovati signalima koji imaju spore prijelaze. Za prijelaze velike brzine trebali biste koristiti pretvarač razine aktivnog napona. Ako spojite analogni signal na razdjelnik napona, a zatim na analogni ulaz na ESP32, trebali biste uzeti u obzir da će pri izračunu volti po broju biti promjenjiv napon od nula do 3,3 V, a ne od 0 do 5 V.

Na primjer, mogli biste spojiti Vishay TSOP34838 IC senzor na 5V, Gnd i Echo pinove HC-SR04 zaglavlja (Echo je ožičen na izlazni pin senzora). Tada biste trebali moći primati IC naredbe sa bilo kojeg daljinskog upravljača koji koristi nosač od 38KHz.

Korak 5: LED u tri boje

Trobojna LED dioda je 5 mm, uobičajena anoda, kroz otvor, RGB LED. Dostupni su otpornici za ograničavanje struje, a zajednička anoda je spojena na sabirnicu 3.3V. Za korištenje LED -a predviđeno je tropolno zaglavlje označeno kao RGB. Signal niske razine na jednom od RGB pinova zasvijetlit će LED tom bojom. Pokretanje više RGB ulaza istovremeno rezultirat će osvjetljenjem više LED dioda s mješavinom boje. Možete koristiti kratkospojnike za povezivanje žica zaglavlja RGB sa GPIO pinovima po vašem izboru. Ako LED spojite na GPIO pin koji ima mogućnosti PWM -a, tada možete promijeniti svjetlinu LED -a promjenom PWM kratkog vremena. Volim koristiti LED diode kako bih lakše otklonio greške u kodu na kojem radim.

Korak 6: I2C proboj

Ploča za razbijanje ima četiri reda zaglavlja za I2C sučelje. Dva reda imaju po četiri pina i imaju 3.3V i Gnd. Druga dva reda imaju po pet pinova i služe za SDA i SCL. Dodatni pin u svakom od ovih redova omogućuje vam da koristite dva ženska-ženska kratkospojnika za spajanje redova na GPIO pinove po vašem izboru. ESP32 može imati SDA i SCL signale na nekoliko GPIO pinova. Do četiri 3.3V, I2C uređaja mogu se spojiti i napajati bez pribjegavanja kabelima za lanac. Nema pullup otpornika na SDA i SCL signalima na probojnoj ploči. Otpornici za izvlačenje trebaju biti na uređajima koje priključujete na sabirnicu I2C.

Napomena: Za one koji nisu upoznati s I2C, potrebni su otpornici za izvlačenje jer su SDA i SCL pinovi otvoreni odvodni, trosmjerni, dvosmjerni. Vrijednost izvlačnih otpornika utječe na brzinu naginjanja i zvonjenje na sabirnici.

Korak 7: Opis materijala

Svi otpornici su SMT 1206.

Svi kondenzatori su SMT, slučaj A, EIA 3216.

Svi zaglavlji i utičnice imaju razmak od 0,14 inča (2,54 mm).

6 - dvadeset pinskih muških zaglavlja

6 - pet pinskih muških zaglavlja

4 - četiri pinska muška zaglavlja

1 - tropolni muški zaglavlje

2 - dva pinska muška zaglavlja

2 - dvadeset iglica ženskih utičnica

1 - TB6612FNG ploča, dolazi s dva, osam pinska muška zaglavlja

3 - 10uf Tantal kondenzatori

1 - 10K otpornik

2 - 2.2K otpornici

5 - 1K otpornici

1 - AMS1117, 5V

1 - 5 mm, zajednička anoda RGB LED

3 - 3 mm razmak, dva pina, vijčani terminali

Opcionalno

3 - dva pinska muška zaglavlja - za ponovno povezivanje izrezanih Vin, 3.3V i Gnd tragova

Korak 8: Završite sve

Ovo je vrlo svestrana ESP32 ploča za probijanje s najčešćim karakteristikama koje zahtijevaju jednostavni roboti ugrađeni u ploču za razbijanje.

Ploča za razbijanje nije ograničena na ESP32 dev setove. Može se koristiti bilo koja ploča mikrokontrolera koja ima dva reda do dvadeset pinova na razmaku od jednog inča. Odgovarala bi ploča ESP8266 ili LPC1768. Ploču možete sastaviti bez pomoćne ploče TB6612FNG i koristiti za probijanje samo GPIO -a. Ploča vam daje mnogo mogućnosti kako je koristiti.

Ako ste napravili neke od ovih ploča, nemojte uklanjati naziv 'Macedon Engineering' s ploča. Ove ploče možete slobodno koristiti za bilo koju nekomercijalnu primjenu. Ako ipak napravite i koristite ploču, bio bih vam zahvalan da otkrijete za šta ste je koristili. Nadam se da će vam ploča biti korisna.