ESP32 Dual H Bridge Breakout Board: 8 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hierdie projek is vir 'n ESP32 Breakout -bord wat ontwerp is om die brein van u volgende robot te wees. Die kenmerke van hierdie bord is;

• Kan enige ESP32 -dev -kit bevat wat twee rye van tot twintig penne op een duim sentrums het.
• 'N Plek om 'n TB6612FNG dubbele H -brug DC -motorbeheerder se dogterbord te monteer.
• 'N Klemblok met twee skroewe vir elke motoraansluiting.
• 'N Klemblok met twee skroewe en 'n stel van vyf koppenne vir Vin & Gnd
• Twee rye van twintig GPIO -breekpenne.
• Kopstukke vir twee HC-SR04 sonarsensors, met spanningsverdelers op die Echo-uitgang.
• 'N Kopstuk om aan te sluit op 'n driekleurige, algemene anode, LED met beperkende weerstande.
• Aan boord 5V, 1A spanningsreguleerder met vyf koppenne vir 5V & Gnd.
• Vier stelle headers vir I2C -verbindings met 3.3V & Gnd vir elke verbinding.
• Alle komponente is aan die een kant van die printplaat gemonteer.

Die fisiese grootte van die bord is 90 mm x 56 mm, tweesydig. Dit plaas dit goed binne die limiete van 100 mm x 100 mm vir die meeste goedkoop prototipes van die bordmakers.

Al die lêers wat nodig is om een van hierdie borde te maak, kan hier op github gevind word.

Die bord is ontwerp rondom die DOIT ESP32 DEVKIT V1 wat twee rye van agtien penne elk het. Deur maklik spore aan die agterkant van die bord te sny, kan u die toegewyde 5V-, Gnd- en 3.3V -penne van hul onderskeie busse skei. Dan kan u die penne op hierdie plekke as GPIO gebruik, en met behulp van springers die 5V-, Gnd- en 3.3V -busse verbind met die toepaslike penne op die ESP32 dev -kit wat u gebruik.

Twee rye van twintig gate word voorsien vir die montering van die ESP dev kit. Ek beveel aan dat u vroulike voetstukke koop en dit in die gate soldeer. Op hierdie manier kan u die ESP32 dev -kit verwyder en dit te eniger tyd deur 'n ander vervang. Die gebruik van die sokstroke bied ook baie ruimte vir die onderdele wat onder die toerustingstel gemonteer is. Ek koop graag veertig penkop- en sokstroke en sny dit dan in grootte. Dit help om koste te verminder. U kan nie die vroulike voetstukke tussen twee voetstukke sny nie; u moet 'n voetstuk 'brand' om dit af te sny. Met ander woorde, 'n veertig pen vroulike voetstrook kan nie in twee stroke van twintig penne gesny word nie. 'N Veertig pen vroulike voetstrook kan in 'n strook van twintig penne en negentien penne gesny word.

Stap 1: TB6612FNG Dual H -brug

Die TB6612FNG is 'n dubbele H -brug, motorbeheerder wat een stapmotor of twee GS -stokperdjemotors (nie borsellose motors) kan aandryf. Dit is ideaal vir die bestuur van die klein, goedkoop, gemotoriseerde motors wat geredelik beskikbaar is. Die uitbreekbord het 'n plek om 'n dogterbord met die TB6612FNG te monteer. Die TB6612FNG -bord wat ek gekies het om te gebruik, is op verskeie plekke beskikbaar; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser en Digikey verkoop ook die Sparkfun-bord), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress en Gearbest. Pryse wissel van ongeveer een dollar tot vyf dollar.

Elke DC -motorbestuurder gebruik drie GPIO -penne. Twee GPIO -penne bepaal die motortoestand; vorentoe, agteruit, kus en rem. Die derde GPIO -pen is PWM om die motorsnelheid te beheer. 'N Sewende GPIO -pen dryf die STBY -pen. Die beheerseine vir die TB6612FNG is vasgemaak aan die ESP32 GPIO-breekpenne. Watter GPIO -penne gebruik word, word bepaal deur die geur van die ESP32 Dev Kit wat u gebruik. Die vasgemaakte penne is noukeurig gekies sodat dit in lyn is met die GPIO PWM- en Output-penne op die meeste ESP32 Dev-kits.

Die motors word verbind deur middel van twee, twee -pins skroefklemblokke gemerk Motor A en Motor B. Een aan elke kant van die uitbreekbord. Krag vir die motors word ingebring deur óf 'n tweespeldskroefklemmenblok óf 'n stel mannetjieskoppe aan die een kant van die uitbreekbord, met die etiket Vin. Vin kan enige DC spanning van 6V tot 12V wees. 'N 5V, 1A spanningsreguleerder skakel die Vin -spanning om in 5V om die Sonar -sensors aan te dryf.

Die DOIT Dev KIT kom in twee groottes, 30 penne (15 aan 'n kant) en 36 penne (18 aan 'n kant). Ek het die verbindings vir beide dev -kits hieronder gelys.

30 -pen -uitrustingsstel - 36 -stel -uitrustingsstel

AIN1 - 25 - 14 - rigtingbeheer vir motor A

AIN2 - 26 - 12 - rigtingbeheer vir motor A

PWMA - 27 - 13 - spoedbeheer vir motor A

STBY - 33 - 27 - stop albei motors

BIN1 - 16 - 15 - rigtingbeheer vir motor B

BIN2 - 17 - 2 - rigtingbeheer vir motor B

PWMB - 5 - 4 - spoedbeheer vir motor B

Stap 2: GPIO -penne

Die bord het twee stelle van twintig penkoppe vir GPIO -uitbreek. Elke stel GPIO -opskrifte bevat twintig penne vir 3.3V en twintig penne vir Gnd. Die 3.3V -penne is tussen die GPIO -penne en die Gnd -penne geleë. Hierdie opset verminder die moontlikheid dat iets opblaas as dit agteruit ingeprop word. Byna elke ding wat u aan 'n GPIO -pin wil koppel, het 'n 3.3V- of Gnd -verbinding of albei nodig. Die konfigurasie van die drie rye beteken dat u altyd 'n krag- en Gnd -pen vir elke verbinding het.

As u 'n ander ESP32 -dev -kit as die DOIT Dev -kit gebruik, kan dit Vin-, 3.3V- en Gnd -penne hê op ander plekke as die DOIT Dev -kit. Die uitbreekbord het maklik spore aan die agterkant gesny wat gesny kan word om die Vin-, 3.3V- en Gnd -penne van die onderskeie busse te isoleer. U kan dan jumperdrade gebruik om die Vin-, 3.3V- en Gnd -penne van u ESP32 Dev Kit aan te sluit op die regte busse. Die 3.3V -penne kan gekoppel word met behulp van standaard twee -pins kortsluitproppe. Vir Gnd -penverbindings het ek 'n paar springers gemaak met behulp van drie -pen DuPont -skulpe, twee krimppenne en 'n kort stuk draad. Nadat ek die vroulike penne aan elke kant van die draad vasgedruk het, het ek dit in die eindgleuwe van die driepen -dop geplaas.

As u ooit die transe wat u sny, weer wil verbind, het elkeen 'n stel deur gate. U kan óf 'n U -vormige draad in die gate soldeer, óf 'n tweespeldkop byvoeg en 'n standaard twee -pins kortsluiting gebruik om 'n verwyderbare trui te maak.

'N Woord van versigtigheid. Die 3.3V -reguleerder op die ESP32 dev -kit word gebruik om 3.3V te voorsien vir die ESP32 en enige randapparatuur wat u aan die 3.3V -bus koppel. Die reguleerder het 'n limiet van 1A. Hoe hoër die Vin -spanning en hoe meer stroom u trek, sal die reguleerder verhit. Hou dit in gedagte wanneer u toestelle soos LED -stroke of servomotors met 3.3V probeer dryf. 'N Paar I2C -toestelle soos gyros, versnellers en ADC -omsetters behoort nie 'n probleem te wees nie.

Stap 3: Vin

Vin is die ingangsspanning vir die motors en die 5V -reguleerder. Vin kan enige spanning van 5V tot 12V wees. As u 5V vir Vin gebruik, is die uitgangsspanning van die ingeboude 5V -reguleerder nie 5V nie. Dit is te danke aan die 5V -reguleerder wat 'n spanning hoër as 5V moet hê om na 5V te kan reguleer.

Die Vin word ook gebruik as die ingangsspanning van die 3.3V -reguleerder op die ESP32 dev kit.

Die verwysingsontwerp van die ESP dev -kit het 'n diode om die USB -spanning te isoleer van die spanning op die Vin -pen van die dev -kit. Die diode verseker dat die Vin-spanning nie probeer om die USB-spanning aan te dryf nie en dat die USB-na-Seriële brugskyfie op die ESP32 dev-kit slegs deur die USB-spanning aangedryf word. Dit beteken dat u veilig 'n spanningsbron van hoër as 5V aan die Vin van die uitgangskaart kan koppel en terselfdertyd die USB -verbinding kan gebruik, sonder om bang te wees dat u iets kan vernietig. Die spanningsreguleerder op die ESP32 dev kit is in dieselfde familie as die spanningsreguleerder wat op die uitbreekbord gebruik word. Dit beteken dat hulle dieselfde reeks ingangsspannings kan hanteer.

Koppel die battery wat die motors aandryf, aan die Vin -terminale, en dit sal ook die ESP32 en enige randapparatuur wat u gekoppel het, voed.

Stap 4: HC-SR04 Sonarsensors

Twee vierpenkoppe word voorsien vir die aansluiting van die gewilde HC-SR04 Sonar-sensor. Die koppe is aan weerskante van die uitbreekbord, naby die motorskroefklemblokke, geleë. Die opskrifte is opgestel vir een-tot-een-verbinding met die HC-SR04.

Die HC-SR04 is 'n 5V-toestel. Dit word aangedryf deur 5V en sy uitsetsein (Echo) is op 5V -vlakke. Die ESP32 het 3.3V GPIO en is nie 5V verdraagsaam nie. Daarom benodig u 'n soort spanningsvlakomskakelaar om die 5V-uitset van die HC-SR04 na die 3.3V-vlak van die ESP32 te bring. Die uitbreekbord het 'n eenvoudige spanningsverdeler vir elk van die HC-SR04 Echo-seine om die vlakomskakeling uit te voer. Geen vlakomskakeling is nodig vir 'n ESP32 GPIO-pen om die Trig-sein van die HC-SR04 aan te dryf nie.

Die vierpen-kop vir die HC-SR04 bied die 5V- en Gnd-aansluitings vir die sensor. Die 5V word verskaf deur die 5V -reguleerder op die uitbreekbord.

Alhoewel daar 'n vierpen-kop vir die HC-SRO4 is, word 'n twee-pen-kop vir die Echo- en Trig-seine van die HC-SR04 aan die ESP32 gekoppel. Op hierdie manier kan u kies watter GPIO -penne u wil gebruik. Gebruik vroulike-tot-vroulike springdrade om die verbindings te maak. T is die Trig -invoer en E is die spanningsvlak omgeskakel Echo -uitgangsein.

Dit moet moontlik wees om die HC-SR04-kopstuk te gebruik om 'n ander 5V-sensor aan te sluit. Koppel die uitset van die 5V -sensor aan die Echo -ingang en gebruik die spanningsverdeler om dit na 'n 3.3V -sein om te skakel. Die spanningsverdeler hanteer seine met stadige oorgange. Vir hoëspoedoorgange moet u 'n aktiewe spanningsvlakomskakelaar gebruik. As u 'n analoog sein aan die spanningsverdeler koppel en dan aan 'n analoog ingang op die ESP32, moet u in ag neem dat die spanningswaai nul tot 3,3V sal wees, nie nul tot 5V by die berekening van die volt-per-telling.

U kan byvoorbeeld 'n Vishay TSOP34838 IR-sensor aansluit op die 5V-, Gnd- en Echo-penne van die HC-SR04-kop (Echo is aan die uitsetpen van die sensor gekoppel). Dan moet u IR -opdragte kan ontvang van enige IR -afstandsbediening wat 'n 38KHz -draer gebruik.

Stap 5: Driekleurige LED

Die driekleurige LED is 'n 5 mm, algemene anode, deur die gat, RGB LED. Stroombeperkende weerstande word voorsien en die gemeenskaplike anode word aan die 3.3V -bus gekoppel. 'N Driespeldopskrif gemerk as RGB word voorsien vir die gebruik van die LED. 'N Laevlaksein op een van die RGB -penne sal die LED met die kleur verlig. As u verskeie RGB -insette tegelyk gebruik, sal verskeie LED's met die gevolglike kleurmengsel verlig word. U kan vrou-tot-vroulike springers gebruik om die RGB-kopstukke aan die GPIO-penne van u keuse te koppel. As u die LED na 'n GPIO -pen met PWM -vermoëns koppel, kan u die helderheid van die LED verander deur die PWM -lae tyd te verander. Ek gebruik die LED's graag om die kode waarmee ek werk, te ontfout.

Stap 6: I2C -uitbreek

Die uitbreekbord het vier rye koppenne vir die I2C -koppelvlak. Twee van die rye is elk vier penne en is 3.3V en Gnd. Die ander twee rye is elk vyf penne en is vir SDA en SCL. Die ekstra pen in elk van hierdie rye is sodat u twee vroulike-tot-vroulike springkabels kan gebruik om die rye aan die GPIO-penne van u keuse te koppel. Die ESP32 kan die SDA- en SCL -seine op verskeie van die GPIO -penne hê. Tot vier 3.3V kan I2C -toestelle gekoppel en aangedryf word sonder dat daisy -kettingkabels gebruik word. Daar is geen pullup -weerstande op SDA- en SCL -seine op die uitbreekbord nie. Die pullup -weerstande moet op die toestelle wees wat u aan die I2C -bus koppel.

Opmerking: vir diegene wat nie vertroud is met I2C nie, is pullup-weerstande nodig omdat die SDA- en SCL-penne oop dreinering, drie-toestand, tweerigtingpenne is. Die waarde van die pullup -weerstande beïnvloed die sleeptempo en lui in die bus.

Stap 7: Staatsbrief

Alle weerstande is SMT 1206.

Alle kapasitors is SMT, omhulsel A, EIA 3216.

Alle kop- en voetstroke het 'n hoogte van 2,5 duim.

6 - twintig pen manlike kopstukke

6 - vyfpen -manlike opskrifte

4 - vierpen manlike opskrifte

1 - drie -pen manlike kop

2 - twee -pen manlike opskrifte

2 - twintig pen vroulike voetstukke

1 - TB6612FNG -bord, kom met twee, agtpennige kopstukke

3 - 10uf tantaal kapasitors

1 - 10K weerstand

2 - 2.2K weerstande

5 - 1K weerstande

1 - AMS1117, 5V

1 - 5 mm, gewone anode RGB LED

3 - 3 mm steek, twee penne, skroefaansluitings

Opsioneel

3 - twee -pen manlike kopstukke - vir die heraansluiting van gesnyde Vin-, 3.3V- en Gnd -spore

Stap 8: Pak alles in

Dit is 'n baie veelsydige ESP32 -uitbreekbord met die algemeenste funksies wat nodig is vir eenvoudige robotte wat op die uitbreekbord ingebou is.

Die uitbreekbord is nie beperk tot ESP32 -ontwikkelingsstelle nie. Enige mikrobeheerderbord met dubbele rye van tot twintig penne op 'n afstand van een duim kan gebruik word. 'N ESP8266 of 'n LPC1768 bord kan pas. U kan die bord sonder die TB6612FNG -dogterbord aanmekaar sit en net die GPIO uitbreek. Die bord gee u baie opsies om dit te gebruik.

As u sommige van hierdie borde gemaak het, moet u nie die naam 'Macedon Engineering' van die borde verwyder nie. U kan hierdie borde vrylik gebruik vir enige nie-kommersiële toepassing. As u die bord maak en gebruik, sal ek 'n geskreeu waardeer waarvoor u dit gebruik het. Ek hoop dat u die bord nuttig vind.