ESP32 Bordi i shpërthimit të dyfishtë H Bridge: 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Ky projekt është për një tabelë ESP32 Breakout që është projektuar të jetë truri i robotit tuaj të ardhshëm. Karakteristikat e këtij bordi janë;

• Mund të akomodojë çdo çantë dev ESP32 që ka dy rreshta deri në njëzet kunja në qendrat një inç.
• Një vend për të montuar një bord të vajzës së kontrolluesit të motorit DC me urë të dyfishtë TB6612FNG.
• Një bllok terminali me dy vida për secilën lidhje motorike.
• Një bllok terminali me dy vida dhe një grup prej pesë kunjash me kokë për Vin & Gnd
• Dy rreshta prej njëzet kunjave të prishjes së GPIO.
• Tituj për dy sensorë Sonar HC-SR04, me ndarës të tensionit në daljen Echo.
• Një kokë për t'u lidhur me një anodë me tre ngjyra, të zakonshme, LED me rezistorë kufizues.
• Në bord 5V, rregullator tensioni 1A me pesë kunja për 5V & Gnd.
• Katër grupe titujsh për lidhjet I2C me 3.3V & Gnd për secilën lidhje.
• Të gjithë përbërësit montohen në njërën anë të tabelës së qarkut.

Madhësia fizike e bordit është 90mm x 56mm, e dyanshme. Kjo e vendos atë brenda kufijve të madhësisë 100mm x 100mm për shumicën e prototipeve me kosto të ulët të prodhuesve të bordeve.

Të gjithë skedarët e kërkuar për të bërë një nga këto tabela mund të gjenden në github këtu.

Tabela është projektuar rreth DOIT ESP32 DEVKIT V1 i cili ka dy rreshta me tetëmbëdhjetë kunja secila. Gjurmët e prera lehtë në pjesën e pasme të tabelës ju lejojnë të ndani kunjat e dedikuar 5V, Gnd dhe 3.3V nga autobusët e tyre përkatës. Pastaj mund të përdorni kunjat në këto vende si GPIO dhe duke përdorur kërcyesit, lidhni autobusët 5V, Gnd dhe 3.3V me kunjat e duhur në çantën ESP32 dev që po përdorni.

Dy rreshta me njëzet vrima sigurohen për montimin e kompletit dev ESP. Unë rekomandoj që të blini shirita me priza femërore dhe t'i lidhni ato në vrima. Në këtë mënyrë ju mund të hiqni kompletin ESP32 dev dhe ta zëvendësoni me një tjetër në çdo kohë. Gjithashtu, përdorimi i shiritave të prizës siguron shumë hapësirë për pjesët e montuara nën kompletin dev. Më pëlqen të blej dyzet shirita me kokë dhe fole dhe pastaj t'i shkurtoj ato në madhësi. Kjo ndihmon në uljen e kostove. Ju nuk mund t'i prisni shiritat e prizës femërore midis dy bazave, ju duhet të 'digjni' një prizë për t'i prerë ato. Me fjalë të tjera, një shirit me prizë femërore me dy kunja nuk mund të pritet në dy shirita njëzet pin. Një shirit me prizë femërore me dy kunja mund të pritet në një shirit me njëzet kunja dhe një shirit me nëntëmbëdhjetë kunja.

Hapi 1: Ura TB6612FNG Dual H

TB6612FNG është një urë e dyfishtë H, kontrollues motorësh që mund të drejtojë një motor stepper ose dy motorë hobi DC (jo motorë pa furça). Idealshtë ideale për drejtimin e motorëve të vegjël, të lirë, me ingranazhe që janë në dispozicion. Bordi i shpërthimit ka një vend për të montuar një bord bijë që ka TB6612FNG. Bordi TB6612FNG që zgjodha të përdor është i disponueshëm nga disa vende; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser dhe Digikey gjithashtu shesin tabelën Sparkfun), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress dhe Gearbest. Çmimet ndryshojnë nga rreth një dollar në pesë dollarë.

Çdo drejtues i motorit DC përdor tre kunja GPIO. Dy kunja GPIO përcaktojnë gjendjen motorike; përpara, prapa, bregdet dhe frenim. Pina e tretë GPIO është PWM për të kontrolluar shpejtësinë e motorit. Një kunj i shtatë GPIO drejton kunjin STBY. Sinjalet e kontrollit për TB6612FNG janë të lidhura fort me kunjat e prishjes ESP32 GPIO. Cilat kunja GPIO përdoren përcaktohet nga shija e ESP32 Dev Kit që përdorni. Kunjat me tela të fortë u zgjodhën me kujdes në mënyrë që të përputhen me kunjat GPIO PWM dhe Output në shumicën e Kits Dev ESP32.

Motorët janë të lidhur duke përdorur dy, dy blloqe terminale me vida të etiketuara Motor A dhe Motor B. Një në secilën anë të bordit të thyerjes. Fuqia për motorët futet ose nga një bllok terminal me dy vida ose një grup titujsh meshkuj në njërin skaj të bordit të thyerjes, të etiketuar Vin. Vin mund të jetë çdo tension DC nga 6V në 12V. Një rregullator i tensionit 5V, 1A konverton tensionin Vin në 5V për të fuqizuar sensorët Sonar.

KIT DOIT Dev vjen në dy madhësi, 30 kunja (15 në një anë) dhe 36 kunja (18 në një anë). Unë kam renditur lidhjet për të dy komplete dev më poshtë.

Komplet zhvilluesi 30 pin - komplet dev 36 palë

AIN1 - 25 - 14 - kontrolli i drejtimit për motorin A

AIN2 - 26 - 12 - kontrolli i drejtimit për motorin A

PWMA - 27 - 13 - kontroll i shpejtësisë për motorin A

STBY - 33 - 27 - ndalon të dy motorët

BIN1 - 16 - 15 - kontrolli i drejtimit për motorin B

BIN2 - 17 - 2 - kontrolli i drejtimit për motorin B

PWMB - 5 - 4 - kontroll i shpejtësisë për motorin B

Hapi 2: Kunjat e GPIO

Bordi ka dy grupe me njëzet tituj pin për ndarjen GPIO. Çdo grup titujsh GPIO përfshin njëzet kunja për 3.3V dhe njëzet kunja për Gnd. Kunjat 3.3V ndodhen midis kunjave GPIO dhe kunjave Gnd. Ky konfigurim zvogëlon mundësinë që diçka të shpërthejë nëse lidhet prapa. Pothuajse çdo gjë që dëshironi të lidheni me një pin GPIO kërkon ose një lidhje 3.3V ose Gnd ose të dyja. Konfigurimi i rreshtit të trefishtë do të thotë që ju gjithmonë keni një fuqi dhe pin Gnd për çdo lidhje.

Nëse përdorni një çantë dev ESP32 të ndryshme nga DOIT Dev Kit, mund të ketë kunja Vin, 3.3V dhe Gnd në vende të ndryshme nga DOIT Dev Kit. Bordi i thyerjes ka prerë lehtë gjurmët në pjesën e pasme që mund të priten për të izoluar kunjat Vin, 3.3V dhe Gnd nga autobusët përkatës. Pastaj mund të përdorni telat e kërcyesit për të lidhur kunjat Vin, 3.3V dhe Gnd të ESP32 Dev Kit tuaj në autobusët e duhur. Kunjat 3.3V mund të lidhen duke përdorur priza standarde të shkurtimit me dy kunja. Për lidhjet e kunjave Gnd, unë krijova disa kërcyes duke përdorur tre predha DuPont me kunja, dy kunja të shtypura femra dhe një copë teli të shkurtër. Pasi i shtrëngova kunjat femra në secilin skaj të telit, i futa në folenë fundore të guaskës me tre kunja.

Nëse ndonjëherë dëshironi të rilidhni transet që keni prerë, secila prej tyre ka një sërë vrimash. Ju ose mund të lidhni një tel bluzë në formë U në vrima ose të shtoni një kokë me dy kunja dhe të përdorni një prizë standarde të shkurtimit me dy kunja për të bërë një kërcyes të lëvizshëm.

Një fjalë paralajmërimi. Rregullatori 3.3V në kompletin ESP32 dev përdoret për të siguruar 3.3V për ESP32 dhe çdo pajisje periferike që i bashkëngjitni autobusit 3.3V. Rregullatori ka një kufi 1A. Sa më i lartë të jetë tensioni Vin dhe sa më shumë rrymë të tërheqni, rregullatori do të nxehet. Mbani këtë në mend kur përpiqeni të drejtoni pajisje me rrymë të lartë si shirita LED ose servo motorë me 3.3V. Disa pajisje I2C si gyros, përshpejtuesit dhe konvertuesit ADC nuk duhet të jenë problem.

Hapi 3: Vin

Vin është tensioni i hyrjes për motorët dhe rregullatori 5V. Vin mund të jetë çdo tension nga 5V në 12V. Nëse jeni duke përdorur 5V për Vin tensioni dalës i rregullatorit 5V në bord nuk do të jetë 5V. Kjo është për shkak se rregullatori 5V duhet të ketë një tension më të lartë se 5V për të rregulluar në 5V.

Vin përdoret gjithashtu si tension hyrës në rregullatorin 3.3V në kompletin ESP32 dev.

Dizajni i referencës së kompletit ESP dev ka një diodë për të izoluar tensionin USB nga tensioni në kunjin Vin të kompletit dev. Dioda siguron që voltazhi Vin të mos përpiqet të drejtojë tensionin USB dhe që çipi urë USB-në-Serial në kompletin ESP32 dev mundësohet vetëm nga tensioni USB. Kjo do të thotë që ju jeni të sigurt për të lidhur një burim tensioni më të lartë se 5V në Vin të bordit të prishjes dhe përdorni lidhjen USB në të njëjtën kohë, pa frikë se do të shkatërroni asgjë. Rregullatori i tensionit në kompletin ESP32 dev është në të njëjtën familje me rregullatorin e tensionit të përdorur në bordin e prishjes. Kjo do të thotë se ata mund të trajtojnë të njëjtën gamë të tensioneve të hyrjes.

Lidhni paketën e baterisë që drejton motorët në terminalet Vin dhe gjithashtu do të fuqizojë ESP32 dhe çdo pajisje periferike që keni lidhur.

Hapi 4: Sensorë Sonar HC-SR04

Janë dhënë dy tituj me katër kunja për lidhjen e sensorit të popullarizuar Sonar HC-SR04. Kokat janë të vendosura në anët e kundërta të bordit të thyerjes, pranë blloqeve të terminalit të vidave të motorit. Titujt janë konfiguruar për lidhje një me një me HC-SR04.

HC-SR04 është një pajisje 5V. Mundësohet nga 5V dhe sinjali i tij (Echo) është në nivele 5V. ESP32 ka 3.3V GPIO dhe nuk është 5V tolerues. Prandaj keni nevojë për një lloj konvertuesi të nivelit të tensionit për të ulur daljen 5V të HC-SR04 në nivelin 3.3V të ESP32. Bordi i thyerjes ka një ndarës të thjeshtë të tensionit për secilin nga sinjalet Echo HC-SR04 për të kryer konvertimin e nivelit. Asnjë konvertim i nivelit nuk kërkohet për një pin ESP32 GPIO për të drejtuar sinjalin Trig të HC-SR04.

Koka me katër kunja për HC-SR04 siguron lidhjet 5V dhe Gnd për sensorin. 5V sigurohet nga rregullatori 5V në bordin e prishjes.

Ndërsa sigurohet një kokë me katër kunja për t'u lidhur me HC-SRO4, një titull me dy kunja sigurohet për të lidhur sinjalet Echo dhe Trig të HC-SR04 me ESP32. Në këtë mënyrë ju mund të zgjidhni cilat kunja GPIO të përdorni. Përdorni telat kërcyes nga femra në femër për të bërë lidhjet. T është hyrja Trig dhe E është sinjali i daljes Echo të konvertuar në nivelin e tensionit.

Duhet të jetë e mundur të përdorni kokën HC-SR04 për të lidhur një sensor tjetër 5V. Lidhni daljen e sensorit 5V me hyrjen Echo dhe përdorni ndarësin e tensionit për ta kthyer atë në një sinjal 3.3V. Ndarësi i tensionit do të trajtojë sinjale që kanë kalime të ngadalta. Për kalimet me shpejtësi të lartë duhet të përdorni një konvertues aktiv të nivelit të tensionit. Nëse lidhni një sinjal analog me ndarësin e tensionit dhe pastaj me një hyrje analoge në ESP32, duhet të keni parasysh që lëkundja e tensionit do të jetë zero në 3.3V, jo zero në 5V kur llogaritni volt-për-numërimin.

Për shembull, mund të lidhni një sensor Vishay TSOP34838 IR në kunjat 5V, Gnd dhe Echo të kokës HC-SR04 (Echo është e lidhur me kunjin dalës të sensorit). Atëherë ju duhet të jeni në gjendje të merrni komanda IR nga çdo telekomandë IR që përdor një bartës 38KHz.

Hapi 5: LED me tre ngjyra

LED me tre ngjyra është një anodë 5 mm, e zakonshme, përmes vrimës, LED RGB. Janë siguruar rezistencat kufizuese aktuale dhe anoda e zakonshme lidhet me autobusin 3.3V. Një kokë me tre kunja e etiketuar si RGB sigurohet për përdorimin e LED. Një sinjal i nivelit të ulët në njërën nga kunjat RGB do të ndriçojë LED me atë ngjyrë. Drejtimi i hyrjeve të shumta RGB në të njëjtën kohë do të rezultojë në ndriçimin e shumë LED -ve me përzierjen rezultuese të ngjyrave. Ju mund të përdorni kërcyes nga femra në femër për të lidhur kunjat e kokës RGB me kunjat GPIO të zgjedhjes suaj. Nëse e lidhni LED në një kunj GPIO që ka aftësi PWM, atëherë mund të ndryshoni shkëlqimin e LED duke ndryshuar kohën e ulët të PWM. Më pëlqen të përdor LED për të më ndihmuar të korrigjoj kodin në të cilin po punoj.

Hapi 6: Breakout I2C

Bordi i shpërthimit ka katër rreshta të kunjave të kokës për ndërfaqen I2C. Dy nga rreshtat janë katër kunja secila dhe janë 3.3V dhe Gnd. Dy rreshtat e tjerë janë pesë kunja secila dhe janë për SDA dhe SCL. Kunja shtesë në secilën prej këtyre rreshtave është kështu që ju mund të përdorni dy kabllo kërcyese nga femra në femër për të lidhur rreshtat me kunjat GPIO sipas dëshirës tuaj. ESP32 mund të ketë sinjale SDA dhe SCL në disa nga kunjat GPIO. Deri në katër pajisje 3.3V, I2C mund të lidhen dhe të mundësohen pa përdorur kabllo zinxhir margaritar. Nuk ka rezistorë tërheqës në sinjalet SDA dhe SCL në tabelën e prishjes. Rezistencat tërheqëse duhet të jenë në pajisjet që lidhni me autobusin I2C.

Shënim: Për ata që nuk janë të njohur me I2C, kërkohen rezistorë tërheqës për shkak të faktit se kunjat SDA dhe SCL janë të hapur, kunjat tre-shtetëshe, me dy drejtime. Vlera e rezistencave tërheqëse ndikon në shkallën e goditjes dhe ziles në autobus.

Hapi 7: Fatura e Materialeve

Të gjithë rezistorët janë SMT 1206.

Të gjithë kondensatorët janë SMT, rasti A, VNM 3216.

Të gjitha titujt dhe shiritat e prizës janë katran 0.1 inç (2.54 mm).

6 - njëzet kokë kokë meshkuj

6 - tituj meshkuj me pesë kunja

4 - katër tituj meshkuj me majë

1 - kokë mashkullore me tre kunja

2 - dy tituj meshkuj me majë

2 - njëzet shirita fole femrash

1 - Tabela TB6612FNG, vjen me dy tituj meshkuj me tetë kunja

3 - 10uf Kondensatorë tantal

Rezistencë 1 - 10K

2 - 2.2K rezistorë

5 - 1K rezistorë

1 - AMS1117, 5V

1 - 5mm, anode e zakonshme RGB LED

Katran 3 - 3 mm, dy kunja, terminale vidë

Opsionale

3 - tituj meshkuj me dy kunja - për rilidhjen e gjurmëve të prera Vin, 3.3V dhe Gnd

Hapi 8: Përfundoni gjithçka

Ky është një tabelë shumë e gjithanshme shpërthimi ESP32 me veçoritë më të zakonshme të kërkuara nga robotët e thjeshtë të integruar në tabelën e shpërthimit.

Bordi i shpërthimit nuk është i kufizuar në komplete dev ESP32. Mund të përdoret çdo bord mikrokontrollues që ka rreshta të dyfishtë deri në njëzet kunja në një distancë prej një inç. Një bord ESP8266 ose një bord LPC1768 do të përshtaten. Mund ta montoni bordin pa bordin bijë TB6612FNG dhe ta përdorni për të shpërthyer vetëm GPIO. Bordi ju jep shumë mundësi se si ta përdorni.

Nëse i keni bërë disa prej këtyre tabelave, mos e hiqni emrin e 'Engineering Engineering' nga bordet. Ju mund t'i përdorni lirshëm këto tabela për çdo aplikim jo-komercial. Nëse e bëni dhe përdorni tabelën, do të vlerësoja një britmë nga ajo për të cilën e keni përdorur. Shpresoj që tabela të jetë e dobishme për ju.