Papan Pemecah Jambatan ESP32 Dual H: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Projek ini adalah untuk papan Breakout ESP32 yang dirancang untuk menjadi otak robot anda yang seterusnya. Ciri-ciri papan ini adalah;

• Boleh memuatkan mana-mana kit dev ESP32 yang mempunyai dua baris hingga dua puluh pin di pusat satu inci.
• Tempat memasang papan anak pengawal motor DC jambatan H66612FNG.
• Blok terminal dua skru untuk setiap sambungan motor.
• Blok terminal dua skru dan satu set lima pin header untuk Vin & Gnd
• Dua baris dua puluh pin pelarian GPIO.
• Header untuk dua sensor Sonar HC-SR04, dengan pembahagi voltan pada output Echo.
• Header untuk menyambung ke triwarna, anoda biasa, LED dengan had perintang.
• Pada papan 5V, pengatur voltan 1A dengan lima pin header untuk 5V & Gnd.
• Empat set header untuk sambungan I2C dengan 3.3V & Gnd untuk setiap sambungan.
• Semua komponen dipasang di satu sisi papan litar.

Saiz fizikal papan ialah 90mm x 56mm, dua sisi. Ini meletakkannya dalam had saiz 100mm x 100mm bagi kebanyakan pembuat papan prototaip kos rendah.

Semua fail yang diperlukan untuk membuat salah satu papan ini boleh didapati di github di sini.

Papan ini direka di sekitar DOIT ESP32 DEVKIT V1 yang masing-masing mempunyai dua baris lapan belas pin. Memotong jejak dengan mudah di bahagian belakang papan membolehkan anda memisahkan pin 5V, Gnd dan 3.3V khusus dari bas masing-masing. Kemudian anda boleh menggunakan pin di lokasi ini sebagai GPIO dan menggunakan jumper, sambungkan bas 5V, Gnd dan 3.3V ke pin yang sesuai pada kit dev ESP32 yang anda gunakan.

Dua baris dua puluh lubang disediakan untuk memasang kit dev ESP. Saya mengesyorkan agar anda membeli jalur soket wanita dan memasangkannya ke dalam lubang. Dengan cara ini anda boleh mengeluarkan kit dev ESP32 dan menggantinya dengan yang lain pada bila-bila masa. Juga, menggunakan jalur soket memberikan banyak kelonggaran untuk bahagian yang dipasang di bawah kit dev. Saya suka membeli helai empat puluh pin dan jalur soket dan kemudian memotongnya mengikut saiz. Ini membantu mengurangkan kos. Anda tidak boleh memotong jalur soket wanita di antara dua soket, anda mesti 'membakar' soket untuk memotongnya. Dengan kata lain, jalur soket wanita empat puluh pin tidak boleh dipotong menjadi dua jalur dua puluh pin. Jalur soket wanita empat puluh pin boleh dipotong menjadi jalur pin dua puluh dan jalur pin sembilan belas.

Langkah 1: Jambatan Dual H TB6612FNG

TB6612FNG adalah jambatan dual H, pengawal motor yang dapat menggerakkan motor stepper atau dua motor hobi DC (bukan motor tanpa berus). Ia sangat sesuai untuk menggerakkan motor kecil, murah, yang mudah didapati. Papan pelarian mempunyai tempat untuk memasang papan anak perempuan yang mempunyai TB6612FNG. Papan TB6612FNG yang saya pilih boleh didapati dari beberapa tempat; Sparkfun (p / n ROB-14451, Mouser dan Digikey juga menjual papan Sparkfun), Pololu (p / n 713), EBay, Aliexpress dan Gearbest. Harga berbeza dari sekitar satu dolar hingga lima dolar.

Setiap pemandu motor DC menggunakan tiga pin GPIO. Dua pin GPIO menentukan keadaan motor; ke hadapan, belakang, pantai dan brek. Pin GPIO ketiga adalah PWM untuk mengawal kelajuan motor. Pin GPIO ketujuh menggerakkan pin STBY. Isyarat kawalan untuk TB6612FNG adalah kabel keras ke pin pelarian ESP32 GPIO. Pin GPIO mana yang digunakan ditentukan oleh rasa ESP Dev Dev Kit yang anda gunakan. Pin berwayar dipilih dengan teliti sehingga sesuai dengan GPIO PWM dan pin Output pada kebanyakan Kit Peranti ESP32.

Motor disambungkan menggunakan blok terminal skru dua, dua pin berlabel Motor A dan Motor B. Satu di setiap sisi papan pelarian. Kuasa untuk motor dibawa oleh blok terminal skru dua pin atau satu set kepala lelaki di satu hujung papan pelarian, berlabel Vin. Vin boleh menjadi voltan DC dari 6V hingga 12V. Pengatur voltan 5V, 1A menukar voltan Vin menjadi 5V untuk menghidupkan sensor Sonar.

DOIT Dev KIT terdapat dalam dua saiz, 30 pin (15 di sebelah) dan 36 pin (18 di sebelah). Saya telah menyenaraikan sambungan untuk kedua-dua kit dev di bawah.

Kit dev 30 pin - kit dev 36 pin

AIN1 - 25 - 14 - kawalan arah untuk motor A

AIN2 - 26 - 12 - kawalan arah untuk motor A

PWMA - 27 - 13 - kawalan kelajuan untuk motor A

STBY - 33 - 27 - menghentikan kedua-dua motor

BIN1 - 16 - 15 - kawalan arah untuk motor B

BIN2 - 17 - 2 - kawalan arah untuk motor B

PWMB - 5 - 4 - kawalan kelajuan untuk motor B

Langkah 2: Pin GPIO

Papan mempunyai dua set header dua puluh pin untuk pelarian GPIO. Setiap set tajuk GPIO merangkumi dua puluh pin untuk 3.3V dan dua puluh pin untuk Gnd. Pin 3.3V terletak di antara pin GPIO dan pin Gnd. Konfigurasi ini mengurangkan kemungkinan sesuatu meletup jika terpasang ke belakang. Hampir setiap perkara yang anda ingin sambungkan ke pin GPIO memerlukan sambungan 3.3V atau Gnd atau kedua-duanya. Konfigurasi baris tiga bermaksud bahawa anda sentiasa mempunyai kuasa dan pin Gnd untuk setiap sambungan.

Sekiranya anda menggunakan kit dev ESP32 selain daripada DOIT Dev Kit, ia mungkin mempunyai pin Vin, 3.3V dan Gnd di lokasi yang berbeza dengan DOIT Dev Kit. Papan penembusan dengan mudah memotong jejak di bahagian belakang yang boleh dipotong untuk mengasingkan pin Vin, 3.3V dan Gnd dari bas masing-masing. Anda kemudian boleh menggunakan wayar jumper untuk menyambungkan pin Vin, 3.3V dan Gnd pada Kit Peranti ESP32 anda ke bas yang betul. Pin 3.3V boleh disambungkan menggunakan palam pintas dua pin standard. Untuk sambungan pin Gnd, saya membuat beberapa jumper menggunakan cengkerang DuPont tiga pin, dua pin kelim wanita dan sekeping wayar pendek. Setelah mencengkam pin wanita ke setiap hujung wayar, saya memasukkannya ke dalam slot hujung shell tiga pin.

Sekiranya anda ingin menyambungkan semula trance yang anda potong, masing-masing mempunyai satu set lubang. Anda boleh menyolder wayar pelompat berbentuk U di dalam lubang atau menambahkan header dua pin dan menggunakan palam pintas dua pin standard untuk membuat pelompat yang boleh ditanggalkan.

Kata-kata berhati-hati. Pengatur 3.3V pada kit dev ESP32 digunakan untuk menyediakan 3.3V untuk ESP32 dan mana-mana periferal yang anda pasangkan pada bus 3.3V. Pengatur mempunyai had 1A. Semakin tinggi voltan Vin dan arus yang anda ambil akan menyebabkan pengatur panas. Ingatlah ini semasa cuba menggerakkan peranti arus tinggi seperti jalur LED atau motor servo dengan 3.3V. Sebilangan kecil peranti I2C seperti gyros, pemecut dan penukar ADC seharusnya tidak menjadi masalah.

Langkah 3: Vin

Vin adalah voltan masukan untuk motor dan pengatur 5V. Vin boleh menjadi voltan dari 5V hingga 12V. Sekiranya anda menggunakan 5V untuk Vin, voltan keluaran pengatur 5V on board tidak akan 5V. Ini disebabkan pengatur 5V mesti mempunyai voltan lebih tinggi daripada 5V untuk mengatur ke 5V.

Vin juga digunakan sebagai voltan masukan ke pengatur 3.3V pada kit dev ESP32.

Reka bentuk rujukan kit dev ESP mempunyai diod untuk mengasingkan voltan USB dari voltan pada pin Vin dari kit dev. Diod memastikan voltan Vin tidak cuba menggerakkan voltan USB dan cip jambatan USB-ke-Serial pada kit dev ESP32 hanya diaktifkan oleh voltan USB. Ini bermaksud bahawa anda selamat menyambungkan sumber voltan yang lebih tinggi daripada 5V ke papan pemecah Vin dan menggunakan sambungan USB pada masa yang sama, tanpa rasa takut merosakkan apa-apa. Pengatur voltan pada kit dev ESP32 berada dalam keluarga yang sama dengan pengatur voltan yang digunakan pada papan pemecah. Ini bermaksud bahawa mereka dapat menangani julat voltan input yang sama.

Sambungkan pek bateri yang menggerakkan motor ke terminal Vin dan ia juga akan menghidupkan ESP32 dan sebarang periferal yang telah anda sambungkan.

Langkah 4: Sensor Sonar HC-SR04

Dua header empat pin disediakan untuk sambungan sensor Sonar HC-SR04 yang popular. Header terletak di seberang papan pelarian, berhampiran blok terminal skru motor. Header disiapkan untuk sambungan satu-ke-satu dengan HC-SR04.

HC-SR04 adalah peranti 5V. Ia dikuasakan oleh 5V dan outputnya (Echo) pada tahap 5V. ESP32 mempunyai 3.3V GPIO dan tidak bertoleransi 5V. Oleh itu, anda memerlukan sejenis penukar tahap voltan untuk menurunkan output 5V HC-SR04 ke tahap 3.3V ESP32. Papan pemecah mempunyai pembahagi voltan sederhana untuk setiap isyarat Gema HC-SR04 untuk melakukan penukaran tahap. Tidak diperlukan penukaran tahap untuk pin GPIO ESP32 untuk menggerakkan isyarat Trig dari HC-SR04.

Header empat pin untuk HC-SR04 menyediakan sambungan 5V dan Gnd untuk sensor. 5V disediakan oleh pengatur 5V di papan breakout.

Walaupun header empat pin disediakan untuk menyambung ke HC-SRO4, header dua pin disediakan untuk menghubungkan isyarat Echo dan Trig dari HC-SR04 ke ESP32. Dengan cara ini anda boleh memilih pin GPIO mana yang akan digunakan. Gunakan wayar pelompat wanita-ke-wanita untuk membuat sambungan. T adalah input Trig dan E adalah isyarat voltan keluaran Echo yang ditukar.

Mungkin menggunakan header HC-SR04 untuk menyambungkan beberapa sensor 5V yang lain. Sambungkan output sensor 5V ke input Echo dan gunakan pembahagi voltan untuk menukarnya menjadi isyarat 3.3V. Pembahagi voltan akan mengendalikan isyarat yang mempunyai peralihan perlahan. Untuk peralihan kelajuan tinggi, anda harus menggunakan penukar tahap voltan aktif. Sekiranya anda menyambungkan isyarat analog ke pembahagi voltan dan kemudian ke input analog pada ESP32, anda harus mengambil kira bahawa ayunan voltan akan menjadi sifar hingga 3.3V, bukan sifar hingga 5V semasa mengira volt-per-hitungan.

Sebagai contoh, anda boleh memasang sensor IR Vishay TSOP34838 ke pin 5V, Gnd dan Echo dari tajuk HC-SR04 (Echo disambungkan ke pin output sensor). Maka anda seharusnya dapat menerima arahan IR dari mana-mana remote IR yang menggunakan pembawa 38KHz.

Langkah 5: LED Tri-Warna

LED tiga warna adalah 5mm, anod biasa, melalui lubang, LED RGB. Perintang penghad semasa disediakan dan anod biasa disambungkan ke bas 3.3V. Header tiga pin berlabel RGB disediakan untuk menggunakan LED. Isyarat tahap rendah pada salah satu pin RGB akan menyalakan LED dengan warna itu. Memacu pelbagai input RGB pada masa yang sama akan menghasilkan banyak LED menyala dengan campuran warna yang dihasilkan. Anda boleh menggunakan jumper wanita-ke-wanita untuk menyambungkan pin header RGB ke pin GPIO pilihan anda. Sekiranya anda menyambungkan LED ke pin GPIO yang mempunyai keupayaan PWM, maka anda boleh mengubah kecerahan LED dengan mengubah waktu rendah PWM. Saya suka menggunakan LED untuk membantu saya menyahpepijat kod yang sedang saya jalankan.

Langkah 6: Pelarian I2C

Papan pelarian mempunyai empat baris pin header untuk antara muka I2C. Dua baris masing-masing empat pin dan 3.3V dan Gnd. Dua baris lain masing-masing lima pin dan untuk SDA dan SCL. Pin tambahan di setiap baris ini adalah supaya anda dapat menggunakan dua kabel pelompat wanita-ke-wanita untuk menyambungkan baris ke pin GPIO pilihan anda. ESP32 boleh mempunyai isyarat SDA dan SCL pada beberapa pin GPIO. Hingga empat peranti 3.3V, I2C dapat disambungkan dan dihidupkan tanpa menggunakan kabel rantai daisy. Tidak ada perintang penarik pada isyarat SDA dan SCL pada papan pelarian. Perintang penarik mestilah pada peranti yang anda pasangkan ke bas I2C.

Catatan: Bagi mereka yang tidak biasa dengan I2C, perintang penarik diperlukan kerana pin SDA dan SCL menjadi pin terbuka, tri-keadaan, pin dua arah. Nilai perintang penarik mempengaruhi kadar putaran dan deringan di dalam bas.

Langkah 7: Bil Bahan

Semua perintang adalah SMT 1206.

Semua kapasitor adalah SMT, kes A, EIA 3216.

Semua header dan jalur soket berukuran 0.1 inci (2.54mm).

Header lelaki 6 - dua puluh pin

Header lelaki 6 - lima pin

Tajuk lelaki 4 - empat pin

Header lelaki 1 - tiga pin

2 - header lelaki dua pin

Jalur soket wanita 2 - dua puluh pin

1 - Papan TB6612FNG, dilengkapi dengan header lelaki dua, lapan pin

Kapasitor Tantalum 3 - 10uf

Perintang 1 - 10K

2 - 2.2K perintang

Perintang 5 - 1K

1 - AMS1117, 5V

1 - 5mm, LED RGB anod biasa

Papan 3 - 3mm, terminal dua pin, skru

Pilihan

Header lelaki 3 - dua pin - untuk menyambung semula jejak Vin, 3.3V dan Gnd yang dipotong

Langkah 8: Membungkus Semuanya

Ini adalah papan pemecah ESP32 yang sangat serba boleh dengan ciri-ciri yang paling biasa yang diperlukan oleh robot ringkas yang terdapat di dalam papan pemecah.

Papan pemecahan tidak terhad kepada kit dev ESP32. Papan mikrokontroler yang mempunyai dua baris hingga dua puluh pin pada jarak satu inci boleh digunakan. Papan ESP8266 atau LPC1768 sesuai. Anda boleh memasang papan tanpa papan anak perempuan TB6612FNG dan menggunakannya untuk melepaskan hanya GPIO. Papan memberi anda banyak pilihan untuk menggunakannya.

Sekiranya anda mempunyai beberapa papan ini, jangan keluarkan nama 'Macedon Engineering' dari papan. Anda boleh menggunakan papan ini dengan bebas untuk sebarang aplikasi bukan komersial. Sekiranya anda membuat dan menggunakan papan, saya akan menghargai teriakan dari apa yang anda gunakan. Saya harap anda dapat memastikan lembaga itu berguna.