ESP32 Dual H Bridge Breakout Board: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ovaj projekt je za ESP32 Breakout ploču koja je dizajnirana da bude mozak vašeg sljedećeg robota. Značajke 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 za kontroler istosmjernog motora TB6612FNG s dvostrukim H mostom.
• Stezaljka s dva vijka za svaki priključak motora.
• Stezni blok s dva vijka i set od pet klinova zaglavlja za Vin & Gnd
• Dva reda od dvadeset GPIO igara za probijanje.
• 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 s pet zaglavlja za 5V i 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 ploča.

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 odvajanje namjenskih pinova 5V, Gnd i 3.3V od odgovarajućih sabirnica. Zatim možete koristiti pinove na tim mjestima kao GPIO i pomoću kratkospojnika spojiti sabirnice 5V, Gnd i 3.3V na odgovarajuće pinove u kompletu za razvoj ESP32 koji koristite.

Za montažu 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 dev kit 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 zaglavlja i utičnice, a zatim ih izrezati na veličinu. 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. Četrdeset -pinska ženska utičnica može se izrezati na dvadeset -pinsku i devetnaest -pinsku 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 lako dostupni. Odbojna ploča ima mjesto za postavljanje pomoćne ploče koja ima TB6612FNG. Ploča TB6612FNG koju sam odabrao koristiti dostupna je s nekoliko mjesta; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser i Digikey također prodaju 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 vodi STBY pin. Upravljački signali za TB6612FNG ožičeni su na ESP32 GPIO prekidače. Koji se GPIO pinovi koriste ovisi o okusu ESP32 Dev Kit -a koji koristite. Ožičeni pinovi pažljivo su odabrani kako bi se uskladili s GPIO PWM i izlaznim pinovima na većini ESP32 kompleta za razvoj.

Motori su spojeni pomoću dva, dva zatična klema sa vijcima s oznakom Motor A i Motor B. Po jedan sa svake strane ploče za odvajanje. Snagu za motore dovodi ili dvopolni vijčani priključni blok ili skup muških zaglavlja na jednom kraju ploče za razbijanje oznakom 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). U nastavku 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 - regulacija 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. Gotovo 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 mjestima različitim od DOIT Dev Kit -a. Ploča za probijanje lako je izrezala tragove na stražnjoj strani koji se mogu izrezati kako bi se izolirali Vin, 3.3V i Gnd pinovi od odgovarajućih sabirnica. Zatim možete koristiti kratkospojne žice za povezivanje Vin, 3.3V i Gnd pinova vašeg ESP32 Dev Kit -a na odgovarajuće sabirnice. Igle 3,3 V mogu se spojiti pomoću standardnih dva kratka utikača. Za spojeve Gnd pinova izradio sam nekoliko kratkospojnika koristeći tri pin DuPont školjke, dva ženska stezaljka i kratki komad žice. Nakon što sam stisnuo ženske igle na svaki kraj žice, umetnuo sam ih u krajnje utore kućišta s tri pina.

Ako ikada poželite ponovno povezati 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 za izradu uklonjivog kratkospojnika.

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 priključite na sabirnicu 3,3 V. Regulator ima ograničenje od 1A. Što je veći Vin napon i što više struje privučete, regulator će se zagrijati. Imajte to na umu kada pokušavate upravljati visokostrujnim uređajima poput LED traka ili servo motora s 3.3V. Nekoliko I2C uređaja poput žiroskopa, akceleratora i ADC pretvarača ne bi trebalo 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 kompleta za razvojni program ESP 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 se čip mosta USB-to-Serial na kompletu za razvoj ESP32 napaja samo putem USB napona. 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 na kompletu za razvoj ESP32 u istoj je obitelji kao i regulator napona koji se koristi na ploči za odvajanje. To znači da mogu podnijeti isti raspon ulaznih napona.

Spojite bateriju koja pokreće motore na Vin terminale i također će napajati ESP32 i sve periferne uređaje koje ste priključili.

Korak 4: Sonarni senzori HC-SR04

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

HC-SR04 je 5V uređaj. Napaja se od 5V, a njegov izlazni (odjek) signal je na razinama 5V. 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 razinu 3.3V ESP32. Ploča za isključivanje ima jednostavan razdjelnik napona za svaki od HC-SR04 Echo signala za obavljanje konverzije razine. Nije potrebna konverzija razine 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.

Dok je za spajanje na HC-SRO4 predviđeno četveropolno zaglavlje, predviđeno je dvopolno zaglavlje za povezivanje Echo i Trig signala HC-SR04 s ESP32. Na ovaj način možete odabrati koje GPIO pinove koristiti. Za povezivanje upotrijebite 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 spajanje nekog drugog 5V osjetnika. Spojite izlaz 5V osjetnika na Echo ulaz i pomoću razdjelnika napona ga pretvorite u signal od 3,3 V. 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 promjenjivo 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 IR naredbe sa bilo kojeg daljinskog upravljača koji koristi prijenosnik od 38KHz.

Korak 5: LED u tri boje

Trobojna LED dioda je 5 mm, zajednička anoda, kroz otvor, RGB LED. Dostupni su otpornici za ograničavanje struje, a zajednička anoda je spojena na sabirnicu 3,3 V. Za korištenje LED diode 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 dobivenom mješavinom boja. Možete koristiti kratkospojnike za povezivanje žica zaglavlja RGB na GPIO pinove po vašem izboru. Ako LED spojite na GPIO pin koji ima mogućnosti PWM -a, tada možete mijenjati 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

Pločica za razbijanje ima četiri reda zaglavlja za I2C sučelje. Dva reda imaju po četiri igle 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 redaka omogućuje vam da pomoću dva ženska-ženska kratkospojnika spojite redove 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 s lančanicima. Nema pullup otpornika na SDA i SCL signalima na probojnoj ploči. Otpornici za izvlačenje trebali bi biti na uređajima koje priključujete na sabirnicu I2C.

Napomena: Za one koji nisu upoznati s I2C, potrebni su otpornici za izvlačenje jer su igle SDA i SCL otvorene odvodne, trosmjerne, dvosmjerne. Vrijednost izvlačnih otpornika utječe na brzinu naginjanja i zvonjenje na sabirnici.

Korak 7: Opis materijala

Svi otpornici su SMT 1206.

Svi kondenzatori su SMT, kućište A, EIA 3216.

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

6 - dvadeset pinskih muških zaglavlja

6 - pet pin muških zaglavlja

4 - četiri pinska muška zaglavlja

1 - 3 -polno muško 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 anodna RGB LED

3 - 3 mm koraka, 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 značajkama koje zahtijevaju jednostavni roboti ugrađeni u probojnu ploču.

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 na ono što ste koristili. Nadam se da će vam ploča biti korisna.