ESP32 Dual H Bridge Breakout Board: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä projekti on tarkoitettu ESP32 Breakout -levylle, joka on suunniteltu seuraavan robotin aivoiksi. Tämän levyn ominaisuudet ovat;

• Mahtuu mikä tahansa ESP32 -kehityssarja, jossa on kaksi enintään 20 parin riviä yhden tuuman keskuksissa.
• Paikka TB6612FNG dual H -sillan tasavirtamoottorinohjaimen tytärlevyn kiinnittämiseen.
• Kahden ruuvin riviliitin kullekin moottoriliitännälle.
• Kaksi ruuviliitintä ja viiden nastaisen sarjan Vin & Gnd
• Kaksi riviä kaksikymmentä GPIO -katkaisunasta.
• Otsikot kahdelle HC-SR04-luotainanturille, jännitejakajat Echo-lähdössä.
• Otsikko kolmiväriseen, tavalliseen anodiin liittämiseen, LED, jossa on rajoittavat vastukset.
• Sisäänrakennettu 5V, 1A jännitesäädin, jossa on viisi liitintä 5V & Gnd.
• Neljä otsikkosarjaa I2C -yhteyksille, 3,3 V ja Gnd kullekin liitokselle.
• Kaikki komponentit asennetaan piirilevyn toiselle puolelle.

Levyn fyysinen koko on 90 mm x 56 mm, kaksipuolinen. Tämä asettaa sen hyvin 100 mm x 100 mm kokorajojen rajoille useimmille levynvalmistajille edullisille prototyypeille.

Kaikki näiden levyjen tekemiseen tarvittavat tiedostot löytyvät githubista täältä.

Levy on suunniteltu DOIT ESP32 DEVKIT V1: n ympärille, jossa on kaksi riviä kahdeksantoista nastaa. Helposti leikattavat jäljet levyn takaosassa mahdollistavat erillisten 5V-, Gnd- ja 3,3V -nastojen erottamisen vastaavista väylistä. Sitten voit käyttää näissä paikoissa olevia nastoja GPIO: na ja kytkeä 5V-, Gnd- ja 3,3V -väylät hyppyjohtimien avulla käyttämäsi ESP32 -kehityssarjan sopiviin nastoihin.

ESP -kehityssarjan asennusta varten on kaksi kaksikymmentä reikää. Suosittelen, että ostat naaraspistorasiat ja juotat ne reikiin. Tällä tavalla voit poistaa ESP32 -kehityssarjan ja vaihtaa sen toiseen milloin tahansa. Pistorasialiuskojen käyttäminen antaa myös runsaasti tilaa kehityssarjan alle asennetuille osille. Haluan ostaa neljäkymmentä nastaista otsikko- ja pistorasialiuskaa ja leikata ne sitten kokoon. Tämä auttaa vähentämään kustannuksia. Et voi leikata naaraspistorasian nauhoja kahden pistorasian väliin, sinun on poltettava pistorasia katkaistaksesi ne. Toisin sanoen neljäkymmentä nastaista naarasliitäntäliuskaa ei voi leikata kahteen kaksikymmentä nastaista nauhaa. Neljäkymmentä nastaista naarasliitintä voidaan leikata kaksikymmentä nastaista nauhaa ja yhdeksäntoista nastaista nauhaa.

Vaihe 1: TB6612FNG Dual H -silta

TB6612FNG on kaksois -H -silta, moottorinohjain, joka voi käyttää yhtä askelmoottoria tai kahta DC -harrastusmoottoria (ei harjatonta moottoria). Se on ihanteellinen käytettäessä pieniä, edullisia vaihdemoottoreita. Breakout -levylle on paikka asentaa tytärlevy, jossa on TB6612FNG. Valitsemaani TB6612FNG -levyä on saatavana useista paikoista; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser ja Digikey myyvät myös Sparkfun-levyä), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress ja Gearbest. Hinnat vaihtelevat yhdestä dollarista viiteen dollariin.

Jokainen tasavirtamoottorin ohjain käyttää kolmea GPIO -nastaa. Kaksi GPIO -nastaa määrittävät moottorin tilan; eteen, taakse, vapaalle ja jarru. Kolmas GPIO -nasta on PWM moottorin nopeuden säätämiseen. Seitsemäs GPIO -nasta ajaa STBY -nastaista. TB6612FNG: n ohjaussignaalit on kytketty kiinteästi ESP32 GPIO -jako-nastoihin. Käytettävien GPIO -nastojen määrä riippuu käyttämäsi ESP32 -kehityssarjan mausta. Kiinteät nastat valittiin huolellisesti siten, että ne ovat kohdakkain useimpien ESP32-kehityssarjojen GPIO PWM- ja lähtöliittimien kanssa.

Moottorit kytketään käyttämällä kahta, kaksi nastaista ruuviliitintä, joissa on merkintä Moottori A ja Moottori B. Yksi molemmin puolin katkaisukorttia. Moottorien teho saadaan joko kaksinapaisesta ruuviliittimestä tai urospuoliskosta, joka on katkaisukortin toisessa päässä, merkitty Vin. Vin voi olla mikä tahansa DC -jännite 6V - 12V. 5V, 1A jännitesäädin muuntaa Vin -jännitteen 5V: ksi luotainanturien virransyöttöön.

DOIT Dev KIT on saatavana kahdessa koossa, 30 nastaa (15 sivulla) ja 36 nastaa (18 sivulla). Olen listannut molempien kehityssarjojen liitännät alla.

30 -nastainen kehityssarja - 36 -nastainen kehityssarja

AIN1 - 25 - 14 - moottorin A suunnanohjaus

AIN2 - 26 - 12 - moottorin A suunnanohjaus

PWMA - 27 - 13 - moottorin A nopeudensäätö

STBY - 33 - 27 - pysäyttää molemmat moottorit

BIN1 - 16 - 15 - moottorin B suunnanohjaus

BIN2 - 17 - 2 - moottorin B suunnanohjaus

PWMB - 5 - 4 - moottorin B nopeuden säätö

Vaihe 2: GPIO -nastat

Taululla on kaksi sarjaa kaksikymmentä nastaista otsikkoa GPIO -katkaisua varten. Jokaisessa GPIO -otsikkosarjassa on kaksikymmentä nastaa 3,3 V: lle ja kaksikymmentä nastaa Gnd. 3,3 V: n nastat sijaitsevat GPIO- ja Gnd -nastojen välissä. Tämä kokoonpano vähentää mahdollisuutta, että jokin räjähtää, jos se kytketään taaksepäin. Lähes jokainen asia, jonka haluat yhdistää GPIO -nastaan, vaatii joko 3.3V- tai Gnd -yhteyden tai molemmat. Kolmirivinen kokoonpano tarkoittaa, että sinulla on aina virta- ja Gnd -nasta jokaiselle yhteydelle.

Jos käytät muuta ESP32 -kehityssarjaa kuin DOIT -kehityssarjaa, siinä voi olla Vin-, 3.3V- ja Gnd -nastat eri paikoissa kuin DOIT -kehityssarja. Katkaisulaudassa on helposti leikatut jäljet takana, jotka voidaan leikata eristämään Vin-, 3.3V- ja Gnd -nastat vastaavista väylistä. Voit sitten käyttää hyppyjohtoja ESP32 -kehityssarjan Vin-, 3.3V- ja Gnd -nastojen liittämiseen oikeisiin väyliin. 3,3 V: n nastat voidaan liittää käyttämällä tavallisia kahden nastaisen oikosulkutulppia. Gnd -nastaliitäntöjä varten tein muutamia hyppyjä käyttämällä kolmea DuPont -kuorta, kahta naaraspuristintappia ja lyhyttä lankaa. Kun naaraspultit on puristettu langan kumpaankin päähän, työnsin ne kolmen tapin kuoren päätyaukkoihin.

Jos haluat koskaan yhdistää leikkaamasi transit uudelleen, jokaisessa on joukko läpireikiä. Voit joko juottaa U -muotoisen hyppyjohtimen reikiin tai lisätä kaksinapaisen otsikon ja käyttää tavallista kaksinapaista oikosulkutulppaa irrotettavan hyppyjohtimen tekemiseen.

Varoituksen sana. ESP32 -kehityssarjan 3,3 V: n säätimellä syötetään 3,3 V: n jännite ESP32: lle ja kaikille lisälaitteille, jotka liität 3,3 V: n väylään. Säätimellä on 1A raja. Mitä korkeampi Vin -jännite ja mitä enemmän virtaa vedät, säädin kuumenee. Muista tämä, kun yrität ajaa suurvirtaisia laitteita, kuten LED -nauhoja tai servomoottoreita 3,3 V: n jännitteellä. Muutamat I2C -laitteet, kuten gyroskoopit, kiihdyttimet ja ADC -muuntimet, eivät saisi olla ongelma.

Vaihe 3: Vin

Vin on moottorien ja 5 V: n säätimen tulojännite. Vin voi olla mikä tahansa jännite 5V - 12V. Jos käytät 5 V: ta Vinille, sisäisen 5 V: n säätimen lähtöjännite ei ole 5 V. Tämä johtuu siitä, että 5 V: n säätimen jännitteen on oltava korkeampi kuin 5 V, jotta se voidaan säätää 5 V: ksi.

Viniä käytetään myös ESP32 -kehityssarjan 3,3 V: n säätimen tulojännitteenä.

ESP dev -sarjan referenssimallissa on diodi, joka eristää USB -jännitteen dev -sarjan Vin -nastan jännitteestä. Diodi varmistaa, että Vin-jännite ei yritä ajaa USB-jännitettä ja että ESP32-kehityssarjan USB-sarja-silta-siru saa virtansa vain USB-jännitteestä. Tämä tarkoittaa, että voit turvallisesti kytkeä yli 5 V: n jännitelähteen katkaisukortin Vin -liittimeen ja käyttää USB -liitäntää samanaikaisesti pelkäämättä tuhota mitään. ESP32 dev -sarjan jännitesäädin on samassa perheessä kuin katkaisukortissa käytetty jännitesäädin. Tämä tarkoittaa, että ne voivat käsitellä samaa tulojännitealuetta.

Kytke moottorit käyttävä akku Vin -liittimiin, ja se saa virtaa myös ESP32: een ja kaikkiin liittämiisi oheislaitteisiin.

Vaihe 4: HC-SR04-luotainanturit

Mukana on kaksi nelinapaista otsikkoa suositun HC-SR04-luotainanturin liittämistä varten. Runkoputket sijaitsevat katkaisulaudan vastakkaisilla puolilla, lähellä moottorin ruuviliittimiä. Otsikot on määritetty yhdistämään yhteyden HC-SR04: n kanssa.

HC-SR04 on 5 V: n laite. Se saa virtansa 5 V: sta ja sen lähtösignaali (Echo) on 5 V: n tasolla. ESP32: ssa on 3,3 V: n GPIO, eikä se ole 5 V: n kestävä. Siksi tarvitset jonkinlaisen jännitetason muuntimen, jotta HC-SR04: n 5 V: n lähtö saadaan ESP32: n 3,3 V: n tasolle. Katkaisukortissa on yksinkertainen jännitteenjakaja kullekin HC-SR04-kaiku-signaalille tasomuunnoksen suorittamiseksi. ESP32 GPIO-nasta ei vaadi tasomuunnosta HC-SR04: n Trig-signaalin ohjaamiseen.

HC-SR04: n nelinapainen otsikko tarjoaa anturin 5V- ja Gnd-liitännät. 5 V: n syöttö tapahtuu 5 V: n säätimellä.

Vaikka HC-SRO4: n liittämiseen on neljä nastaista otsikkoa, kahden nastaisen otsikon avulla voidaan liittää HC-SR04: n Echo- ja Trig-signaalit ESP32: een. Tällä tavalla voit valita käytettävät GPIO -nastat. Käytä liitäntöjä naaras-naarasliittimillä. T on Trig -tulo ja E on jännitetasoksi muunnettu Echo -lähtösignaali.

HC-SR04-otsikon pitäisi olla mahdollista liittää jokin muu 5 V: n anturi. Liitä 5 V: n anturin lähtö Echo -tuloon ja käytä jännitteenjakajaa sen muuntamiseen 3,3 V: n signaaliksi. Jännitteenjakaja käsittelee signaaleja, joilla on hitaat siirtymät. Käytä nopeita siirtymiä aktiivisen jännitetason muuntimen kanssa. Jos kytket analogisen signaalin jännitteenjakajaan ja sitten ESP32: n analogiseen tuloon, sinun on otettava huomioon, että jännitteen vaihtelu on nollasta 3,3 V: iin, ei nollasta 5 V: aan laskettaessa volttia / lukema.

Voit esimerkiksi kytkeä Vishay TSOP34838 IR -anturin HC-SR04-otsikon 5V-, Gnd- ja Echo-nastoihin (Echo on kytketty anturin lähtötapaan). Sitten sinun pitäisi pystyä vastaanottamaan infrapunakomentoja miltä tahansa infrapunakaukosäätimeltä, joka käyttää 38KHz kantoaaltoa.

Vaihe 5: Kolmivärinen LED

Kolmivärinen LED on 5 mm: n yhteinen anodi, läpireikä, RGB-LED. Virranrajoitusvastukset toimitetaan ja yhteinen anodi on kytketty 3,3 V: n väylään. LED -valon käyttöä varten on kolme nastaista otsikkoa, joka on merkitty RGB: ksi. Matalan tason signaali yhdessä RGB -nastoista sytyttää kyseisen värin LED -valon. Jos käytät useita RGB -tuloja samanaikaisesti, useita LED -valoja syttyy ja tuloksena oleva värisekoitus. Voit käyttää naaraspuolisia hyppääjiä liittääksesi RGB-otsikkotapit valitsemiisi GPIO-nastoihin. Jos kytket LED -valon GPW -nastaan, jossa on PWM -ominaisuudet, voit muuttaa LED -valon kirkkautta vaihtelemalla PWM -alhaista aikaa. Haluan käyttää LED -valoja auttamaan minua vianetsinnässä, jota käsittelen.

Vaihe 6: I2C Breakout

Katkaisukortissa on neljä riviä otsikkotappeja I2C -liitäntää varten. Kaksi riviä on kumpikin neljä nastaa ja ne ovat 3.3V ja Gnd. Kaksi muuta riviä ovat kukin viisi nastaa ja ne on tarkoitettu SDA: lle ja SCL: lle. Ylimääräinen nasta kussakin näistä riveistä on niin, että voit käyttää kahta naaras-naaras-hyppyjohtoa rivien liittämiseen valitsemiisi GPIO-nastoihin. ESP32: ssa voi olla SDA- ja SCL -signaaleja useissa GPIO -nastoissa. Jopa neljä 3,3 V: n I2C -laitetta voidaan kytkeä ja käyttää virtalähteenä ilman ketjutusketjukaapeleita. SDA- ja SCL -signaaleissa ei ole vetovastusvastuksia. Vedä vastusten pitäisi olla laitteissa, jotka liität I2C -väylään.

Huomautus: Niille, jotka eivät tunne I2C: tä, tarvitaan vetovoimia, koska SDA- ja SCL-nastat ovat avoimen tyhjennyksen, kolmen tilan, kaksisuuntaisia nastoja. Pull -vastusten arvo vaikuttaa kääntymisnopeuteen ja väylän soimiseen.

Vaihe 7: Materiaaliluettelo

Kaikki vastukset ovat SMT 1206.

Kaikki kondensaattorit ovat SMT, kotelo A, EIA 3216.

Kaikki otsikot ja pistorasialiuskat ovat 0,1 tuumaa (2,54 mm).

6 - 20 nastaista urosliitintä

6 - viisi nastaista urosliitintä

4 - 4 -nastainen urosliitin

1 - 3 -nastainen urosliitin

2 - kaksi nastaista urosliitintä

2 - 20 nastainen naarasliitäntäliuska

1 - TB6612FNG -kortti, mukana kaksi, kahdeksan nastaista urosliitintä

3 - 10uf tantaalikondensaattorit

1-10K vastus

2-2,2K vastukset

5-1K vastukset

1 - AMS1117, 5V

1 - 5 mm, yleinen anodi -RGB -LED

3 - 3 mm: n nousu, kaksi nastaa, ruuviliittimet

Valinnainen

3 - kaksi nastaista urosliitintä - leikattujen Vin-, 3.3V- ja Gnd -jälkien liittämiseen uudelleen

Vaihe 8: Kääriminen kaikki ylös

Tämä on erittäin monipuolinen ESP32 -murtokortti, jossa on yleisimmät ominaisuudet, joita yksinkertaiset robotit tarvitsevat katkaisulautaan.

Jakokortti ei rajoitu ESP32 -kehityssarjoihin. Voidaan käyttää mitä tahansa mikrokorttia, jossa on kaksirivisiä enintään 20 nastaa yhden tuuman etäisyydellä. ESP8266 tai LPC1768 -levy sopisi. Voit koota levyn ilman TB6612FNG -tytärlevyä ja käyttää vain GPIO: n purkamiseen. Taulu antaa sinulle paljon vaihtoehtoja sen käyttöön.

Jos sinulla on joitakin näistä levyistä, älä poista Macedon Engineering -nimeä levyiltä. Voit käyttää näitä levyjä vapaasti mihin tahansa ei-kaupalliseen sovellukseen. Jos teet ja käytät levyä, olisin kiitollinen siitä, mihin käytit sitä. Toivon, että pidät taulua hyödyllisenä.