ESP32 Dual H Bridge Breakout Board: 8 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang proyektong ito ay para sa isang ESP32 Breakout board na idinisenyo upang maging utak ng iyong susunod na robot. Ang mga tampok ng board na ito ay;

• Maaaring tumanggap ng anumang mga kit ng dev ng ESP32 na may dalawang mga hilera ng hanggang dalawampung mga pin sa isang sentrong pulgada.
• Ang isang lugar upang mai-mount ang isang TB6612FNG dalawahang H tulay DC motor control board ng anak na babae.
• Isang dalawang bloke ng terminal ng tornilyo para sa bawat koneksyon sa motor.
• Isang dalawang bloke ng terminal ng tornilyo at isang hanay ng limang mga pin ng header para sa Vin & Gnd
• Dalawang hilera ng dalawampung GPIO breakout pins.
• Mga header para sa dalawang mga sensor ng HC-SR04 Sonar, na may mga divider ng boltahe sa output ng Echo.
• Isang header para sa pagkonekta sa isang tri-color, karaniwang anode, LED na may mga nililimitahan na resistors.
• Sa board 5V, 1A voltage regulator na may limang mga header pin para sa 5V & Gnd.
• Apat na hanay ng mga header para sa mga koneksyon sa I2C na may 3.3V & Gnd para sa bawat koneksyon.
• Ang lahat ng mga bahagi ay naka-mount sa isang gilid ng circuit board.

Ang laki ng pisikal na board ay 90mm x 56mm, dalawang panig. Inilalagay nito nang maayos sa loob ng 100mm x 100mm na mga limitasyon sa laki para sa karamihan sa mga gumagawa ng board na may mababang halaga ng mga prototype.

Ang lahat ng mga file na kinakailangan upang makagawa ng isa sa mga board na ito ay matatagpuan sa github dito.

Ang board ay dinisenyo sa paligid ng DOIT ESP32 DEVKIT V1 na may dalawang hilera ng labing walong pin bawat isa. Madaling i-cut ang mga bakas sa likuran ng board ay nagbibigay-daan sa iyo upang paghiwalayin ang nakatuon na 5V, Gnd at 3.3V na mga pin mula sa kani-kanilang mga bus. Pagkatapos ay maaari mong gamitin ang mga pin sa mga lokasyong ito bilang GPIO at paggamit ng mga jumper, ikonekta ang mga bus na 5V, Gnd at 3.3V sa mga naaangkop na pin sa ESP32 dev kit na iyong ginagamit.

Dalawang hilera ng dalawampung butas ang ibinibigay para sa pag-mount ng ESP dev kit. Inirerekumenda ko na bumili ka ng mga babaeng socket strip at solder ang mga ito sa mga butas. Sa ganitong paraan maaari mong alisin ang ESP32 dev kit at palitan ito ng iba pa sa anumang oras. Gayundin, ang paggamit ng mga socket strip ay nagbibigay ng maraming clearance para sa mga bahagi na naka-mount sa ilalim ng dev kit. Gusto kong bumili ng apatnapung pin na header at socket strips at pagkatapos ay gupitin ito sa laki. Nakakatulong ito upang mabawasan ang mga gastos. Hindi mo maaaring gupitin ang mga babaeng socket strips sa pagitan ng dalawang socket, dapat mong 'sunugin' ang isang socket upang i-cut ito. Sa madaling salita, ang isang apatnapung pin na babaeng socket strip ay hindi maaaring i-cut sa dalawampu't pin strips. Ang isang apatnapung pin na babaeng socket strip ay maaaring i-cut sa isang dalawampung pin strip at isang labing siyam na pin strip.

Hakbang 1: TB6612FNG Dual H Bridge

Ang TB6612FNG ay isang dalawahang H tulay, motor controller na maaaring magdala ng isang stepper motor o dalawang DC hobby motor (hindi brushless motor). Mainam ito para sa pagmamaneho ng maliit, murang, nakatuon na mga motor na madaling magagamit. Ang breakout board ay may isang lugar upang mai-mount ang isang board ng anak na babae na mayroong TB6612FNG. Ang board ng TB6612FNG na pinili kong gamitin ay magagamit mula sa maraming mga lugar; Nagbebenta din ang Sparkfun (p / n ROB-14451, Mouser at Digikey ng Sparkfun board), Pololu (p / n 713), EBay, Aliexpress at Gearbest. Ang mga presyo ay nag-iiba mula sa halos isang dolyar hanggang limang dolyar.

Ang bawat driver ng DC motor ay gumagamit ng tatlong mga pin ng GPIO. Natutukoy ng dalawang mga pin ng GPIO ang estado ng motor; pasulong, baligtad, baybayin at preno. Ang pangatlong pin ng GPIO ay PWM upang makontrol ang bilis ng motor. Ang isang ikapitong GPIO pin ay nagtutulak ng STBY pin. Ang mga signal ng control para sa TB6612FNG ay hard-wired sa mga pin ng breakout ng ESP32 GPIO. Aling mga GPIO na pin ang ginamit ay natutukoy ng lasa ng ESP32 Dev Kit na iyong ginagamit. Ang mga hard-wired na pin ay maingat na napili upang sila ay dapat na nakahanay sa GPIO PWM at Mga output pin sa karamihan sa mga ESP32 Dev Kit.

Ang mga motor ay nakakonekta gamit ang dalawa, dalawang pin block terminal blocks na may label na Motor A at Motor B. Isa sa bawat panig ng breakout board. Ang lakas para sa mga motor ay dinala ng alinman sa isang dalawang pin na turnilyo ng terminal block o isang hanay ng mga male header sa isang dulo ng breakout board, na may label na Vin. Ang Vin ay maaaring maging anumang boltahe ng DC mula 6V hanggang 12V. Ang isang 5V, 1A voltage regulator ay nagko-convert ng boltahe ng Vin sa 5V upang mapagana ang mga sensor ng Sonar.

Ang DOIT Dev KIT ay may dalawang laki, 30 pin (15 sa isang gilid) at 36 na pin (18 sa isang panig). Inilista ko ang mga koneksyon para sa parehong mga dev kit sa ibaba.

30 pin dev kit - 36 pin dev kit

AIN1 - 25 - 14 - kontrol sa direksyon para sa motor A

AIN2 - 26 - 12 - kontrol sa direksyon para sa motor A

PWMA - 27 - 13 - bilis ng kontrol para sa motor A

STBY - 33 - 27 - humihinto sa parehong mga motor

BIN1 - 16 - 15 - kontrol sa direksyon para sa motor B

BIN2 - 17 - 2 - kontrol sa direksyon para sa motor B

PWMB - 5 - 4 - kontrol sa bilis para sa motor B

Hakbang 2: Mga Pins ng GPIO

Ang board ay may dalawang hanay ng dalawampung pin na header para sa breakout ng GPIO. Ang bawat hanay ng mga header ng GPIO ay may kasamang dalawampung mga pin para sa 3.3V at dalawampung mga pin para sa Gnd. Ang mga 3.3V na pin ay matatagpuan sa pagitan ng mga GPIO pin at mga Gnd pin. Ang pagsasaayos na ito ay binabawasan ang posibilidad na may isang bagay na sumabog kung ito ay naka-plug in paurong. Halos lahat ng bagay na nais mong kumonekta sa isang GPIO pin ay nangangailangan ng alinman sa isang koneksyon na 3.3V o Gnd o pareho. Ang pagsasaayos ng triple row ay nangangahulugang palagi kang mayroong isang kapangyarihan at Gnd pin para sa bawat koneksyon.

Kung gumagamit ka ng isang kit ng dev32 ng ESP32 bukod sa DOIT Dev Kit maaari itong magkaroon ng Vin, 3.3V at Gnd pin sa mga lokasyon na naiiba mula sa DOIT Dev Kit. Madali na pinutol ng breakout board ang mga bakas sa likuran na maaaring i-cut upang ihiwalay ang mga Vin, 3.3V at Gnd pin mula sa kani-kanilang mga bus. Maaari mo nang magamit ang mga jumper wires upang ikonekta ang mga Vin, 3.3V at Gnd pin ng iyong ESP32 Dev Kit sa mga tamang bus. Ang mga 3.3V na pin ay maaaring konektado gamit ang karaniwang dalawang mga plug ng pagpapaikling pin. Para sa mga koneksyon sa Gnd pin, gumawa ako ng ilang mga jumper gamit ang tatlong mga shell ng DuPont shell, dalawang babaeng crimp pin at isang maikling piraso ng kawad. Matapos i-crimp ang mga babaeng pin sa bawat dulo ng kawad, ipinasok ko ang mga ito sa mga puwang ng dulo ng tatlong pin shell.

Kung nais mong muling ikonekta ang mga trance na iyong pinutol, ang bawat isa ay may isang hanay ng mga butas. Maaari kang maghinang ng isang U na hugis na jumper wire sa mga butas o magdagdag ng isang dalawang header ng pin at gumamit ng isang pamantayang dalawang pin shorting plug upang makagawa ng isang naaalis na jumper.

Isang salita ng pag-iingat. Ang 3.3V regulator sa ESP32 dev kit ay ginagamit upang magbigay ng 3.3V para sa ESP32 at anumang mga peripheral na ikinakabit mo sa 3.3V bus. Ang regulator ay may isang limitasyong 1A. Ang mas mataas na boltahe ng Vin at ang mas kasalukuyang pagguhit ay magiging sanhi ng pag-init ng regulator. Isaisip ito kapag sinusubukan na humimok ng mataas na kasalukuyang mga aparato tulad ng LED strips o servo motors na may 3.3V. Ang ilang mga aparato ng I2C tulad ng gyros, accelerators at ADC converter ay hindi dapat maging isang problema.

Hakbang 3: Vin

Ang Vin ay ang input boltahe para sa mga motor at ang 5V regulator. Ang Vin ay maaaring maging anumang boltahe mula 5V hanggang 12V. Kung gumagamit ka ng 5V para sa Vin ang output boltahe ng on board 5V regulator ay hindi 5V. Ito ay dahil sa 5V regulator ay dapat magkaroon ng isang boltahe na mas mataas sa 5V upang makontrol sa 5V.

Ginagamit din ang Vin bilang input boltahe sa 3.3V regulator sa ESP32 dev kit.

Ang disenyo ng sanggunian ng dev dev kit ay may isang diode upang ihiwalay ang boltahe ng USB mula sa boltahe sa Vin pin ng dev kit. Tinitiyak ng diode na ang boltahe ng Vin ay hindi subukan na himukin ang boltahe ng USB at ang USB-to-Serial bridge chip sa ESP32 dev kit ay pinalakas lamang ng boltahe ng USB. Nangangahulugan ito na ligtas kang ikonekta ang isang mapagkukunan ng boltahe na mas mataas sa 5V sa Vin ng breakout board at gamitin ang koneksyon sa USB nang sabay, nang walang takot na sirain ang anuman. Ang voltage regulator sa ESP32 dev kit ay nasa parehong pamilya tulad ng voltage regulator na ginamit sa breakout board. Nangangahulugan ito na maaari nilang hawakan ang parehong saklaw ng mga voltages ng pag-input.

Ikonekta ang pack ng baterya na hinihimok ang mga motor sa mga terminal ng Vin at papalakasin din nito ang ESP32 at anumang mga peripheral na nakakonekta mo.

Hakbang 4: Mga Sensor ng HC-SR04 Sonar

Ang dalawang apat na pin na header ay ibinibigay para sa koneksyon ng sikat na HC-SR04 Sonar sensor. Ang mga header ay matatagpuan sa kabaligtaran ng breakout board, malapit sa mga bloke ng terminal ng motor na tornilyo. Ang mga header ay naka-set up para sa isa-sa-isang koneksyon sa HC-SR04.

Ang HC-SR04 ay isang 5V aparato. Ito ay pinalakas ng 5V at ang output (Echo) signal ay nasa mga antas ng 5V. Ang ESP32 ay may 3.3V GPIO at hindi mapagparaya sa 5V. Samakatuwid kailangan mo ng isang uri ng isang converter ng antas ng boltahe upang dalhin ang output ng 5V ng HC-SR04 pababa sa antas ng 3.3V ng ESP32. Ang breakout board ay may isang simpleng divider ng boltahe para sa bawat isa sa mga signal ng HC-SR04 Echo upang maisagawa ang antas ng conversion. Walang kinakailangang conversion sa antas para sa isang pin ng ESP32 GPIO upang himukin ang Trig signal ng HC-SR04.

Ang apat na header ng pin para sa HC-SR04 ay nagbibigay ng 5V at Gnd na koneksyon para sa sensor. Ang 5V ay ibinibigay ng 5V regulator sa breakout board.

Habang ang isang apat na pin header ay ibinibigay upang kumonekta sa HC-SRO4, isang dalawang pin header ang ibinigay upang ikonekta ang mga signal ng Echo at Trig ng HC-SR04 sa ESP32. Sa ganitong paraan maaari mong mapili kung aling mga GPIO pin ang gagamitin. Gumamit ng mga kable na babaeng jumper upang makakonekta. Ang T ay ang input ng Trig at E ang antas ng boltahe na na-convert na signal ng output ng Echo.

Dapat ay posible na gamitin ang header ng HC-SR04 upang ikonekta ang ilang iba pang 5V sensor. Ikonekta ang output ng 5V sensor sa input ng Echo at gamitin ang voltage divider upang i-convert ito sa isang signal na 3.3V. Hawakin ng divider ng boltahe ang mga signal na may mabagal na paglipat. Para sa mga paglipat ng mataas na bilis dapat mong gamitin ang isang aktibong converter ng antas ng boltahe. Kung ikinonekta mo ang isang analog signal sa divider ng boltahe at pagkatapos ay sa isang analog input sa ESP32, dapat mong isaalang-alang na ang swing swing ay magiging zero hanggang 3.3V, hindi zero hanggang 5V kapag kinakalkula ang volts-per-count.

Halimbawa, maaari mong i-wire ang isang sensor ng Vishay TSOP34838 IR sa 5V, Gnd at Echo pin ng header ng HC-SR04 (ang Echo ay naka-wire sa output pin ng sensor). Pagkatapos ay dapat kang makatanggap ng mga utos ng IR mula sa anumang remote ng IR na gumagamit ng isang 38KHz carrier.

Hakbang 5: Tri-Color LED

Ang tri-color LED ay isang 5mm, karaniwang anode, sa pamamagitan ng butas, RGB LED. Ang kasalukuyang naglilimita ng mga resistors ay ibinibigay at ang karaniwang anode ay naka-wire sa 3.3V bus. Ang isang tatlong pin na header na may label na RGB ay ibinigay para sa paggamit ng LED. Ang isang mababang antas ng signal sa isa sa mga pin na RGB ay magpapasindi sa LED na may kulay na iyon. Ang pagmamaneho ng maramihang mga pag-input ng RGB nang sabay-sabay ay magreresulta sa maraming pag-iilaw ng mga LED na may resulta na paghahalo ng kulay. Maaari mong gamitin ang mga babaeng babaeng jumper upang ikonekta ang mga pin ng header ng RGB sa mga pin ng GPIO na iyong pinili. Kung wire mo ang LED sa isang GPIO pin na may mga kakayahan sa PWM pagkatapos ay maaari mong ibahin ang ningning ng LED sa pamamagitan ng pag-iiba sa mababang oras ng PWM. Gusto kong gamitin ang mga LED upang matulungan akong i-debug ang code na aking pinagtatrabahuhan.

Hakbang 6: I2C Breakout

Ang breakout board ay may apat na hanay ng mga header pin para sa interface ng I2C. Ang dalawa sa mga hilera ay apat na pin bawat isa at 3.3V at Gnd. Ang iba pang dalawang mga hilera ay limang pin bawat isa at para sa SDA at SCL. Ang labis na pin sa bawat isa sa mga hilera na ito ay upang maaari mong gamitin ang dalawang mga kable na pambabae hanggang sa babae upang ikonekta ang mga hilera sa mga pin na GPIO na iyong pinili. Ang ESP32 ay maaaring magkaroon ng mga signal ng SDA at SCL sa maraming mga pin ng GPIO. Hanggang sa apat na 3.3V, ang mga aparato ng I2C ay maaaring konektado at pinalakas nang hindi gumagamit ng mga daisy chain cable. Walang mga resistors na pullup sa mga signal ng SDA at SCL sa breakout board. Ang mga pullup resistors ay dapat na nasa mga aparato na ikinakabit mo sa I2C bus.

Tandaan: Para sa mga hindi pamilyar sa I2C, kinakailangan ang mga pullup resistors dahil sa mga SDA at SCL na pin na bukas na alisan ng tubig, tri-state, bi-directional na mga pin. Ang halaga ng mga resistors ng pullup ay nakakaapekto sa rate ng pagpatay at pag-ring sa bus.

Hakbang 7: Bill ng Mga Materyales

Ang lahat ng mga resistors ay SMT 1206.

Ang lahat ng mga capacitor ay SMT, case A, EIA 3216.

Ang lahat ng mga header at socket strip ay 0.1 pulgada (2.54mm) na pitch.

6 - dalawampung pin na mga header ng lalaki

6 - limang pin male header

4 - apat na pin na mga header ng lalaki

1 - tatlong pin male header

2 - dalawang pin male header

2 - dalawampung pin na mga socket strip ng babae

1 - Ang board ng TB6612FNG, ay mayroong dalawa, walong pin male header

3 - 10uf Tantalum capacitor

1 - 10K risistor

2 - 2.2K resistors

5 - 1K resistors

1 - AMS1117, 5V

1 - 5mm, karaniwang anode RGB LED

3 - 3mm pitch, dalawang pin, mga terminal ng tornilyo

Opsyonal

3 - dalawang pin male header - para sa muling pagkonekta ng cut Vin, 3.3V at Gnd trace

Hakbang 8: Pagbabalot Nito Lahat

Ito ay isang napaka-maraming nalalaman na board ng breakout ng ESP32 na may pinakakaraniwang mga tampok na kinakailangan ng mga simpleng robot na naka-built in sa breakout board.

Ang breakout board ay hindi limitado sa mga ESP32 dev kit. Anumang board ng microcontroller na may dalawahang mga hilera ng hanggang dalawampung mga pin sa isang pulgadang spacing ay maaaring magamit. Ang isang ESP8266 o isang LPC1768 board ay magkasya. Maaari mong tipunin ang board nang wala ang board ng anak na babae ng TB6612FNG at gamitin upang i-breakout lamang ang GPIO. Binibigyan ka ng board ng maraming mga pagpipilian para sa kung paano mo ito magagamit.

Kung mayroon kang ilang mga board na ginawa, huwag alisin ang pangalang 'Macedon Engineering' mula sa mga board. Maaari mong malayang gamitin ang mga board na ito para sa anumang hindi pang-komersyal na application. Kung gagawin mo at gagamitin ang board Gusto kong pahalagahan ang isang sigaw mula sa kung saan mo ito ginamit. Inaasahan kong makita mong kapaki-pakinabang ang board.