ESP32 Dual H Bridge Breakout Board: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ta projekt je za ploščo ESP32 Breakout, ki je bila zasnovana kot možgani vašega naslednjega robota. Značilnosti te plošče so;

• Lahko sprejme kateri koli komplet za razvijalce ESP32, ki ima dve vrsti do dvajset zatičev na središčih enega palca.
• Kraj za namestitev hčerinske plošče krmilnika DC motorja z dvojnim mostom TB6612FNG.
• Dvojni spojni blok za vsak priključek motorja.
• Dvojni spojni blok in komplet petih zatičev glave za Vin & Gnd
• Dve vrsti po dvajset zatičev GPIO.
• Glave za dva sonarna senzorja HC-SR04 z delilniki napetosti na izhodu Echo.
• Glava za priključitev na tribarvno, skupno anodo, LED z omejevalnimi upori.
• Na krovu 5V, 1A regulator napetosti s petimi zatiči za 5V in Gnd.
• Štirje sklopi glav za I2C povezave s 3.3V in Gnd za vsako povezavo.
• Vse komponente so nameščene na eni strani vezja.

Fizična velikost plošče je 90 mm x 56 mm, dvostranska. To uvršča v meje velikosti 100 mm x 100 mm za večino proizvajalcev plošč z nizkimi stroški.

Vse datoteke, potrebne za izdelavo ene od teh plošč, najdete tukaj na githubu.

Plošča je bila zasnovana okoli DOIT ESP32 DEVKIT V1, ki ima dve vrsti po osemnajst zatičev. Enostavno izrezane sledi na zadnji strani plošče vam omogočajo, da ločite namenske zatiče 5V, Gnd in 3.3V od ustreznih vodilov. Nato lahko na teh lokacijah uporabite zatiče kot GPIO in s pomočjo mostov priključite vodila 5V, Gnd in 3.3V na ustrezne zatiče v kompletu za razvijalce ESP32, ki ga uporabljate.

Za montažo kompleta ESP dev sta na voljo dve vrsti po dvajset lukenj. Priporočam, da kupite vtičnice in jih spajkate v luknje. Na ta način lahko odstranite komplet za razvijalce ESP32 in ga kadar koli zamenjate z drugim. Prav tako uporaba vtičnih trakov zagotavlja dovolj prostora za dele, nameščene pod kompletom za razvijanje. Rad kupim štirideset pinski glave in vtičnice, nato pa jih razrežem na velikost. To pomaga zmanjšati stroške. Ženskih vtičnic ne morete rezati med dvema vtičnicama, morate jih »zažgati«, da jih odrežete. Z drugimi besedami, štirideset -polnega ženskega vtičnega traku ni mogoče razrezati na dva dvajset -polna trakova. Štirideset -polni ženski vtični trak lahko razrežete na dvajset -pinski trak in devetnajst -polni trak.

Korak: TB6612FNG Dvojni H most

TB6612FNG je dvojni H most, krmilnik motorja, ki lahko poganja en koračni motor ali dva enosmerna hobi motorja (ne brezkrtačnih motorjev). Idealen je za vožnjo z majhnimi, poceni motorji z gonilom, ki so na voljo takoj. Odklopna plošča lahko namesti hčerinsko ploščo s TB6612FNG. Plošča TB6612FNG, ki sem jo izbrala za uporabo, je na voljo na več mestih; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser in Digikey prodajajo tudi ploščo Sparkfun), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress in Gearbest. Cene se gibljejo od približno enega do pet dolarjev.

Vsak gonilnik enosmernega motorja uporablja tri zatiče GPIO. Dva zatiča GPIO določata stanje motorja; naprej, nazaj, zaviranje in zaviranje. Tretji pin GPIO je PWM za nadzor hitrosti motorja. Sedmi pin GPIO poganja pin STBY. Krmilni signali za TB6612FNG so trdno povezani z odklopnimi zatiči ESP32 GPIO. Kateri zatiči GPIO se uporabljajo, je odvisno od okusa kompleta ESP32 Dev Kit, ki ga uporabljate. Trdo ožičeni zatiči so bili skrbno izbrani, tako da so usklajeni z GPIO PWM in izhodnimi zatiči na večini kompletov ESP32 Dev.

Motorja povežete z dvema, dvema vijačnima sponkama z oznako Motor A in Motor B. Po enega na vsaki strani odklopne plošče. Moč motorjem prinaša bodisi dvopolni vijačni spojni blok bodisi niz moških glav na enem koncu odklopne plošče z oznako Vin. Vin je lahko katera koli enosmerna napetost od 6V do 12V. Regulator napetosti 5V, 1A pretvori napetost Vin v 5V za napajanje senzorjev sonarja.

DOIT Dev KIT je na voljo v dveh velikostih, 30 zatičev (15 na strani) in 36 zatičev (18 na strani). Spodaj sem navedel povezave za oba kompleta za razvijalce.

30 pin dev kit - 36 pin dev kit

AIN1 - 25 - 14 - krmiljenje smeri motorja A

AIN2 - 26 - 12 - krmiljenje smeri motorja A

PWMA - 27 - 13 - krmiljenje hitrosti za motor A

STBY - 33 - 27 - ustavi oba motorja

BIN1 - 16 - 15 - krmiljenje smeri motorja B

BIN2 - 17 - 2 - krmiljenje smeri motorja B

PWMB - 5 - 4 - nadzor hitrosti za motor B

2. korak: Zatiči GPIO

Plošča ima dva sklopa po dvajset polnih glav za prekinitev GPIO. Vsak niz glav GPIO vsebuje dvajset zatičev za 3.3V in dvajset zatičev za Gnd. Nožice 3,3 V se nahajajo med zatiči GPIO in zatiči Gnd. Ta konfiguracija zmanjšuje možnost, da kaj eksplodira, če je priključena nazaj. Skoraj vsaka stvar, ki jo želite povezati z vmesnikom GPIO, zahteva povezavo 3.3V ali Gnd ali oboje. Trojna vrstna konfiguracija pomeni, da imate za vsako povezavo vedno napajalni in Gnd pin.

Če uporabljate komplet za razvijalce ESP32, ki ni komplet za razvijalce DOIT, ima lahko vtiče Vin, 3.3V in Gnd na lokacijah, ki se razlikujejo od kompleta za razvijanje DOIT. Odklopna plošča ima na zadnji strani enostavno izrezane sledi, ki jih je mogoče razrezati, da izolirate vtiče Vin, 3.3V in Gnd od ustreznih vodilov. Nato lahko z mostičnimi žicami povežete vtiče Vin, 3.3V in Gnd vašega kompleta ESP32 Dev Kit z ustreznimi vodili. 3.3V nožice lahko povežete s standardnimi dvema vtičema. Za priključke z zatiči Gnd sem sestavil nekaj skakalcev z uporabo treh pin DuPont lupin, dveh ženskih stiskalnih zatičev in kratkega kosa žice. Po stiskanju ženskih zatičev na vsak konec žice sem jih vstavil v končne reže tropolne lupine.

Če kdaj želite znova povezati izrezane transa, ima vsaka nabor skoznjih lukenj. V luknje lahko spajkate mostiček žice v obliki črke U ali pa dodate dvopolno glavo in uporabite standardni dvopolni kratki vtič za izdelavo odstranljivega mostička.

Beseda previdnosti. Regulator 3.3V v kompletu za razvijalce ESP32 se uporablja za zagotavljanje 3.3V za ESP32 in vse zunanje naprave, ki jih priključite na vodilo 3.3V. Regulator ima omejitev 1A. Višja kot je napetost Vin in večji tok, ki ga porabite, povzroči, da se regulator segreje. Imejte to v mislih, ko poskušate poganjati naprave z visokim tokom, kot so LED trakovi ali servo motorji s 3.3V. Nekaj I2C naprav, kot so žiroskopi, pospeševalniki in pretvorniki ADC, ne bi smelo biti problem.

3. korak: Vin

Vin je vhodna napetost motorjev in regulatorja 5V. Vin je lahko katera koli napetost od 5V do 12V. Če uporabljate 5V za Vin, izhodna napetost vgrajenega 5V regulatorja ne bo 5V. To je posledica tega, da mora imeti regulator 5V napetost, višjo od 5V, da lahko regulira na 5V.

Vin se uporablja tudi kot vhodna napetost za 3.3V regulator na kompletu za razvijalce ESP32.

Referenčna zasnova kompleta za razvojni komplet ESP ima diodo za izolacijo napetosti USB od napetosti na vinu Vin v kompletu za razvijalce. Dioda zagotavlja, da napetost Vin ne poskuša poganjati napetosti USB in da se čip most-USB-to-Serial v kompletu za razvijalce ESP32 napaja samo z napetostjo USB. To pomeni, da lahko varno priključite vir napetosti, višji od 5 V, na Vin vtične plošče in hkrati uporabite povezavo USB, brez strahu, da bi kaj uničili. Regulator napetosti v kompletu za razvijalce ESP32 je v isti družini kot regulator napetosti, ki se uporablja na odklopni plošči. To pomeni, da lahko prenesejo enak razpon vhodnih napetosti.

Baterijo, ki poganja motorje, priključite na sponke Vin in napajal bo tudi ESP32 in vse zunanje naprave, ki ste jih priključili.

4. korak: Sonarni senzorji HC-SR04

Za priključitev priljubljenega senzorja sonarja HC-SR04 sta na voljo dva štirje pinska glave. Glave se nahajajo na nasprotnih straneh odklopne plošče, v bližini vijačnih sponk motorja. Glave so nastavljene za povezavo ena na ena s HC-SR04.

HC-SR04 je 5V naprava. Napaja ga 5V, njegov izhodni (odmevni) signal pa je na 5V nivojih. ESP32 ima 3.3V GPIO in ne prenaša 5V. Zato potrebujete nekakšen pretvornik napetostnega nivoja, da 5V izhod HC-SR04 znižate na raven 3.3V ESP32. Odklopna plošča ima preprost razdelilnik napetosti za vsak signal HC-SR04 Echo za izvedbo pretvorbe nivoja. Ni potrebe, da bi pretvornik ravni ESP32 GPIO poganjal sprožilni signal HC-SR04.

Štirinožni priključek za HC-SR04 zagotavlja priključke 5V in Gnd za senzor. 5V zagotavlja regulator 5V na odklopni plošči.

Medtem ko je za priključitev na HC-SRO4 predvidena štirinožna glava, je na voljo dvopolna glava za povezavo odmevnih in sprožilnih signalov HC-SR04 z ESP32. Na ta način lahko izberete, katere zatiče GPIO želite uporabiti. Za povezovanje uporabite mostičke žice za ženske. T je vhod Trig in E je napetostni nivo pretvorjenega izhodnega signala Echo.

Za priključitev drugega senzorja 5V bi bilo treba uporabiti glavo HC-SR04. Priključite izhod 5V senzorja na vhod Echo in ga z delilnikom napetosti pretvorite v signal 3.3V. Delilnik napetosti bo obravnaval signale s počasnimi prehodi. Za prehode pri visokih hitrostih uporabite pretvornik aktivne napetosti. Če analogni signal priključite na razdelilnik napetosti in nato na analogni vhod na ESP32, upoštevajte, da bo pri izračunu voltov na štetje nihanje napetosti nič do 3,3 V, ne pa nič do 5 V.

Na primer, lahko priključite IR senzor Vishay TSOP34838 na 5V, Gnd in Echo zatiče glave HC-SR04 (Echo je povezan z izhodnim zatičem senzorja). Potem bi morali biti sposobni prejemati ukaze IR s katerega koli daljinskega upravljalnika IR, ki uporablja 38KHz nosilec.

5. korak: Tribarvna LED

Tribarvna LED je 5 mm skupna anoda, skozi luknjo, RGB LED. Na voljo so upori za omejevanje toka in skupna anoda je priključena na vodilo 3.3V. Za uporabo LED je na voljo tri -polni glavo z oznako RGB. Signal nizke ravni na enem od zatičev RGB zasveti LED s to barvo. Če hkrati upravljate več vhodov RGB, se bo prižgalo več LED z nastalo barvno mešanico. Za povezovanje nožic glave RGB z žeblji GPIO po vaši izbiri lahko uporabite skakalce med ženskami in ženskami. Če LED priklopite na pin GPIO, ki ima zmogljivosti PWM, lahko svetlost LED spremenite tako, da spremenite čas PWM. Rad uporabljam LED, ki mi pomagajo pri odpravljanju napak pri kodi, na kateri delam.

Korak 6: Prelom I2C

Odklopna plošča ima štiri vrstice zatičev glave za vmesnik I2C. Dve vrstici imata po štiri zatiče in sta 3.3V in Gnd. Drugi dve vrstici imata po pet zatičev in sta za SDA in SCL. Dodaten zatič v vsaki od teh vrstic je tako, da lahko uporabite dva kabla za priključitev ženski na ženski, da povežete vrstice z nožicami GPIO po vaši izbiri. ESP32 ima lahko signale SDA in SCL na več zatičih GPIO. Do štiri 3.3 V naprave I2C je mogoče priključiti in napajati, ne da bi se zatekli k verižnim kablom. Na signalih SDA in SCL na odklopni plošči ni vlečnih uporov. Odporni upori morajo biti na napravah, ki jih priključite na vodilo I2C.

Opomba: Za tiste, ki ne poznajo I2C, so potrebni utegnilni upori, ker so zatiči SDA in SCL odprto odvodni, tristranski, dvosmerni. Vrednost upornih uporov vpliva na hitrost obračanja in zvonjenje na vodilu.

7. korak: Predmet materiala

Vsi upori so SMT 1206.

Vsi kondenzatorji so SMT, primer A, EIA 3216.

Vse glave in vtičnice so z nagibom 0,14 palca (2,54 mm).

6 - dvajset pin moških glav

6 - pet -polni moški glavi

4 - 4 -polne moške glave

1 - tri -polna moška glava

2 - dve polni moški glavi

2 - dvajset polni ženski vtični trakovi

1 - Plošča TB6612FNG, prihaja z dvema osem -polnima moškima glavoma

3 - 10uf tantalovih kondenzatorjev

1 - 10K upor

2 - 2.2K upori

5 - 1K upori

1 - AMS1117, 5V

1 - 5 mm, skupna anodna RGB LED

Nagib 3 - 3 mm, dva polna, vijačna sponka

Neobvezno

3 - dve polni moški glavi - za ponovno povezavo izrezanih sledi Vin, 3.3V in Gnd

8. korak: Zaključite vse

To je zelo vsestranska odklopna plošča ESP32 z najpogostejšimi lastnostmi, ki jih potrebujejo preprosti roboti, vgrajeni v odbojno ploščo.

Odklopna plošča ni omejena na komplete za razvijalce ESP32. Uporabite lahko katero koli ploščo mikrokrmilnika, ki ima dve vrsti do dvajset zatičev na razmiku enega palca. Primerna bi bila plošča ESP8266 ali LPC1768. Ploščo lahko sestavite brez hčerinske plošče TB6612FNG in uporabite za prekinitev samo GPIO. Plošča ponuja veliko možnosti za njeno uporabo.

Če ste izdelali nekaj teh plošč, ne odstranite imena 'Macedon Engineering' s plošč. Te plošče lahko prosto uporabljate za katero koli nekomercialno uporabo. Če naredite in uporabljate tablo, bi bil hvaležen, če bi povedali, za kaj ste jo uporabili. Upam, da vam bo tabla koristna.