ESP32 Dual H Bridge Breakout տախտակ. 8 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Այս նախագիծը ESP32 Breakout տախտակի համար է, որը նախատեսված էր ձեր հաջորդ ռոբոտի ուղեղը լինելու համար: Այս տախտակի առանձնահատկություններն են.

• Կարող է տեղավորել ցանկացած ESP32 dev հանդերձանք, որն ունի երկու տող ՝ մինչև քսան կապում մեկ դյույմ կենտրոնների վրա:
• TB6612FNG երկակի H կամուրջ DC շարժիչի վերահսկիչ դուստր տախտակ տեղադրելու տեղ:
• Երկու պտուտակավոր տերմինալային բլոկ յուրաքանչյուր շարժիչի միացման համար:
• Երկու պտուտակավոր տերմինալային բլոկ և Vin & Gnd- ի համար հինգ վերնագրի կապում
• Երկու տող ՝ քսան GPIO կոտրիչ կապում:
• Վերնագրեր երկու HC-SR04 Sonar տվիչների համար, Echo ելքի վրա լարման բաժանարարներով:
• Եռագույն, սովորական անոդին, LED- ին սահմանափակող դիմադրիչներով միացնելու համար վերնագիր:
• 5V, 1A լարման կարգավորիչ ՝ 5 գլխի և 5V- ի համար
• Չորս հավաքածու վերնագրեր I2C միացումների համար `3.3V & Gnd յուրաքանչյուր կապի համար:
• Բոլոր բաղադրիչները տեղադրվում են տպատախտակի մի կողմում:

Տախտակի ֆիզիկական չափը 90 մմ x 56 մմ է, երկկողմանի: Սա այն լավ է դնում 100 մմ x 100 մմ չափի սահմաններում `տախտակ արտադրողների մեծ մասի համար ցածր գնով նախատիպերի համար:

Այս տախտակներից մեկը պատրաստելու համար անհրաժեշտ բոլոր ֆայլերը կարելի է գտնել այստեղ github- ում:

Տախտակը նախագծված էր DOIT ESP32 DEVKIT V1- ի շուրջ, որն ունի երկու տող `յուրաքանչյուրը տասնութ կապում: Տախտակի հետևի մասում հեշտությամբ կտրված հետքերը թույլ են տալիս առանձնացնել նվիրված 5V, Gnd և 3.3V կապերը իրենց համապատասխան ավտոբուսներից: Այնուհետև կարող եք օգտագործել այս վայրերի կապումներն որպես GPIO և թռիչքների միջոցով միացնել 5V, Gnd և 3.3V ավտոբուսները ձեր օգտագործած ESP32 dev հանդերձանքի համապատասխան կապումներին:

ESP dev kit- ի տեղադրման համար նախատեսված է երկու տող `քսան անցքից: Ես խորհուրդ եմ տալիս գնել կանացի վարդակներ և դրանք կպցնել անցքերի մեջ: Այս կերպ ցանկացած պահի կարող եք հեռացնել ESP32 dev հանդերձանքը և այն փոխարինել մեկով: Բացի այդ, վարդակից շերտերի օգտագործումը մեծ ազատություն է տալիս dev հանդերձանքի տակ տեղադրված մասերի համար: Ինձ դուր է գալիս քառասուն կապանի վերնագրի և վարդակի շերտեր գնել, այնուհետև դրանք կրճատել ըստ չափի: Սա օգնում է նվազեցնել ծախսերը: Դուք չեք կարող կտրել կանացի վարդակների շերտերը երկու վարդակների միջև, դրանք կտրելու համար պետք է «այրել» վարդակից: Այլ կերպ ասած, քառասուն պին կանացի վարդակից ժապավենը չի կարող կտրվել երկու քսան պին շերտերի: Քառասուն պին կանացի վարդակից ժապավենը կարող է կտրվել քսան կապող ժապավենի և տասնինը քորոց ժապավենի մեջ:

Քայլ 1: TB6612FNG Dual H Bridge

TB6612FNG- ն երկկողմանի H կամուրջ է, շարժիչային հսկիչ, որը կարող է վարել մեկ սլացիկ շարժիչ կամ երկու DC հոբբի շարժիչ (ոչ շարժական շարժիչներ): Այն իդեալական է փոքր, էժան, շարժական շարժիչներով, որոնք մատչելի են: Theեղքման տախտակն ունի դստեր տախտակ տեղադրելու տեղ, որն ունի TB6612FNG: TB6612FNG տախտակը, որը ես ընտրեցի օգտագործել, հասանելի է մի քանի վայրից. Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser և Digikey- ն նաև վաճառում են Sparkfun տախտակը), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress և Gearbest: Գները տատանվում են մոտ մեկ դոլարից մինչև հինգ դոլար:

Յուրաքանչյուր DC շարժիչի վարորդ օգտագործում է երեք GPIO կապում: Երկու GPIO կապում են որոշում շարժիչի վիճակը. առաջ, հետընթաց, ափ և արգելակ: Երրորդ GPIO կապը PWM- ն է ՝ շարժիչի արագությունը վերահսկելու համար: GPIO յոթերորդ քորոցը քշում է STBY կապը: TB6612FNG- ի կառավարման ազդանշանները միացված են ESP32 GPIO ճեղքման կապում: Որ GPIO կապումներն են օգտագործվում, որոշվում է ձեր օգտագործած ESP32 Dev Kit- ի համով: Կոշտ լարերը մանրակրկիտ ընտրված են այնպես, որ դրանք համապատասխանեն GPIO PWM և Ելքային կապումներին ESP32 Dev Kits- ի մեծ մասում:

Շարժիչները միացված են ՝ օգտագործելով երկու, երկու պտուտակավոր պտուտակավոր տերմինալային բլոկներ, որոնք պիտակավորված են Motor A և Motor B. պիտակով, մեկը ՝ ճեղքման տախտակի յուրաքանչյուր կողմում: Շարժիչների էներգիան ապահովում են կամ երկու պտուտակավոր պտուտակավոր տերմինալային բլոկով, կամ անջատիչ տախտակի մի ծայրում տեղադրված արական վերնագրերով `պիտակով Vin: Vin- ը կարող է լինել ցանկացած DC լարման 6V- ից մինչև 12V: 5V, 1A լարման կարգավորիչը Vin- ի լարումը փոխակերպում է 5V- ի `Sonar սենսորները սնուցելու համար:

DOIT Dev KIT- ը գալիս է երկու չափսերով ՝ 30 կապում (15 կողմում) և 36 կապում (18 կողմում): Ստորև թվարկել եմ երկու dev հավաքածուների միացումները:

30 փին dev հավաքածու - 36 փին մշակման հավաքածու

AIN1 - 25 - 14 - շարժիչի ուղղության հսկողություն A

AIN2 - 26 - 12 - շարժիչի ուղղության հսկողություն A

PWMA - 27 - 13 - արագության կառավարում A շարժիչի համար

STBY - 33 - 27 - կանգնեցնում է երկու շարժիչներն էլ

BIN1 - 16 - 15 - B շարժիչի ուղղության հսկողություն

BIN2 - 17 - 2 - ուղղություն B շարժիչի համար

PWMB - 5 - 4 - արագության կառավարում B շարժիչի համար

Քայլ 2: GPIO կապում

Տախտակն ունի երկու հավաքածու ՝ քսան պին վերնագրերով ՝ GPIO- ի բեկման համար: GPIO- ի վերնագրերի յուրաքանչյուր հավաքածու ներառում է քսան կապում 3.3 Վ -ի համար և քսան կապում `Gnd- ի համար: 3.3 Վ կապոցները գտնվում են GPIO և Gnd կապերի միջև: Այս կոնֆիգուրացիան նվազեցնում է հավանականությունը, որ ինչ -որ բան փչում է, եթե այն միացված է հետընթացին: Գրեթե ամեն բան, որը ցանկանում եք միացնել GPIO- ի կապին, պահանջում է կամ 3.3V կամ Gnd կապ, կամ երկուսն էլ: Եռակի տողի կոնֆիգուրացիան նշանակում է, որ դուք միշտ ունեք հզորություն և Gnd քորոց յուրաքանչյուր կապի համար:

Եթե դուք օգտագործում եք ESP32 dev հավաքածու, բացի DOIT Dev Kit- ից, այն կարող է ունենալ Vin, 3.3V և Gnd կապում ՝ DOIT Dev Kit- ից տարբեր վայրերում: Theեղքման տախտակը հեշտությամբ հետքեր է կտրում հետնամասում, որոնք կարող են կտրվել ՝ համապատասխան ավտոբուսներից Vin, 3.3V և Gnd կապումներն անջատելու համար: Այնուհետեւ կարող եք օգտագործել jumper լարերը `ձեր ESP32 Dev Kit- ի Vin, 3.3V և Gnd կապերը համապատասխան ավտոբուսներին միացնելու համար: 3.3 Վ կապոցները կարող են միացվել `օգտագործելով երկու ստանդարտ կարճ վարդակներ: Gnd կապի միացման համար ես կազմեցի մի քանի ցատկող `օգտագործելով երեք փին DuPont կճեպ, երկու կանացի սեղմիչ կապ և կարճ մետաղալար: Մետաղալարի յուրաքանչյուր ծայրին էգ կապիկները ծալելուց հետո ես դրանք մտցրի երեք քորոցի պատյանի վերջնամասում:

Եթե երբևէ ցանկանում եք նորից միացնել կտրված տրանզները, ապա դրանցից յուրաքանչյուրն ունի մի շարք անցքեր: Դուք կարող եք կամ U- ի ձևով ցատկող մետաղալար կպցնել անցքերի մեջ կամ ավելացնել երկու քորոց վերնագիր և օգտագործել ստանդարտ երկու քորոց կարճ միակցիչ `շարժական թռիչք պատրաստելու համար:

Մի զգուշավոր խոսք: ESP32 dev հանդերձանքի 3.3V կարգավորիչը օգտագործվում է ESP32- ի և 3.3V ավտոբուսին կցված ցանկացած ծայրամասային սարքի համար 3.3V ապահովելու համար: Կարգավորիչն ունի 1 Ա սահմանաչափ: Որքան բարձր է Vin լարումը և այնքան ավելի հոսանք եք քաշում, կարգավորիչի տաքացում կառաջանա: Հիշեք սա, երբ փորձում եք բարձր հոսանքի սարքեր վարել, ինչպիսիք են LED ժապավենները կամ 3.3 Վ լարման սերվերային շարժիչները: Մի քանի I2C սարքեր, ինչպիսիք են գիրոսը, արագացուցիչները և ADC փոխարկիչները, չպետք է խնդիր լինեն:

Քայլ 3: Վին

Vin- ը շարժիչների և 5V կարգավորիչի մուտքային լարումն է: Vin- ը կարող է լինել ցանկացած լարման 5V- ից մինչև 12V: Եթե Vin- ի համար օգտագործում եք 5V, 5V կարգավորիչի ելքային լարումը չի լինի 5V: Դա պայմանավորված է նրանով, որ 5V կարգավորիչը պետք է ունենա 5V- ից բարձր լարման `5V- ի կարգավորման համար:

Vin- ը նաև օգտագործվում է որպես ESP32 dev հանդերձանքի 3.3V կարգավորիչի մուտքային լարման:

ESP dev kit- ի տեղեկատուի դիզայնը ունի դիոդ ՝ USB լարման մեկուսացման սարքի Vin քորոցի լարումից մեկուսացնելու համար: Դիոդն ապահովում է, որ Vin լարումը չփորձի վարել USB լարումը, և որ ESP32 dev հավաքածուի USB-to-Serial կամուրջը սնուցվում է միայն USB լարման միջոցով: Սա նշանակում է, որ ապահով կարող եք 5 Վ -ից բարձր լարման աղբյուր միացնել ճեղքման տախտակի Vin- ին և միաժամանակ օգտագործել USB կապը ՝ առանց որևէ բան ոչնչացնելու վախի: ESP32 dev հանդերձանքի լարման կարգավորիչը նույն ընտանիքում է, ինչ ճեղքման տախտակի վրա օգտագործվող լարման կարգավորիչը: Սա նշանակում է, որ նրանք կարող են կարգավորել մուտքային լարման նույն տիրույթը:

Միացրեք մարտկոցը, որը շարժիչներ է շարժում Vin տերմինալներին, և այն նաև կմիացնի ESP32- ը և ձեր միացած ծայրամասային սարքերը:

Քայլ 4: HC-SR04 Sonar տվիչներ

Երկու չորս քորոց վերնագիր է տրամադրված հանրաճանաչ HC-SR04 Sonar սենսորի միացման համար: Վերնագրերը տեղակայված են ճեղքման տախտակի հակառակ կողմերում, շարժիչի պտուտակային տերմինալային բլոկների մոտ: Վերնագրերը կարգավորվում են HC-SR04- ի հետ անհատական կապի համար:

HC-SR04- ը 5V սարք է: Այն սնուցվում է 5 Վ լարման միջոցով և դրա ելքային (Էխո) ազդանշանը գտնվում է 5 Վ մակարդակի վրա: ESP32- ն ունի 3.3 Վ GPIO և 5 Վ հանդուրժող չէ: Հետևաբար ձեզ հարկավոր է լարման մակարդակի փոխարկիչ ՝ HC-SR04- ի 5V ելքը ESP32- ի 3.3V մակարդակի իջեցնելու համար: Theեղքման տախտակն ունի լարման պարզ բաժանարար HC-SR04 Echo ազդանշաններից յուրաքանչյուրի համար `մակարդակի փոխարկումը կատարելու համար: HSP-SR04- ի Trig ազդանշանը վարելու համար ESP32 GPIO կապի համար մակարդակի փոխակերպում չի պահանջվում:

HC-SR04- ի չորս քորոց վերնագիրն ապահովում է սենսորի 5V և Gnd միացումները: 5V- ն ապահովում է 5V կարգավորիչը `բեկման տախտակի վրա:

Մինչդեռ HC-SRO4- ին միանալու համար նախատեսված է չորս կապանի վերնագիր, երկու կապի վերնագիր `HC-SR04- ի Echo և Trig ազդանշանները ESP32- ին միացնելու համար: Այս կերպ Դուք կարող եք ընտրել, թե որ GPIO կապն օգտագործել: Միացումներ կատարելու համար օգտագործեք կին-կին ցատկող լարեր: T- ն Trig մուտքն է, E- ն `լարման մակարդակը փոխակերպված Echo ելքային ազդանշանը:

Պետք է հնարավոր լինի օգտագործել HC-SR04 վերնագիրը ՝ 5V այլ սենսոր միացնելու համար: 5 Վ տվիչի ելքը միացրեք Echo մուտքին և օգտագործեք լարման բաժանարարը ՝ այն 3.3 Վ ազդանշանի փոխարկելու համար: Լարման բաժանարարը կկարգավորի ազդանշաններ, որոնք ունեն դանդաղ անցումներ: Բարձր արագությամբ անցումների համար դուք պետք է օգտագործեք ակտիվ լարման մակարդակի փոխարկիչ: Եթե անալոգային ազդանշանը միացնում եք լարման բաժանարարին, այնուհետև ESP32- ի անալոգային մուտքին, ապա պետք է հաշվի առնել, որ վոլտ-հաշվարկը հաշվարկելիս լարման ճոճանակը կլինի զրոյից մինչև 3.3 Վ, այլ ոչ թե զրոյից մինչև 5 Վ:

Օրինակ, կարող եք Vishay TSOP34838 IR սենսորին միացնել HC-SR04 վերնագրի 5V, Gnd և Echo կապումներին (Echo- ն լարված է սենսորի ելքային քորոցին): Հետո դուք պետք է կարողանաք IR հրամաններ ստանալ ցանկացած IR հեռակառավարիչից, որն օգտագործում է 38KHz կրիչ:

Քայլ 5: Tri-Color LED

Եռագույն LED- ն 5 մմ ընդհանուր անոդ է, անցքի միջով, RGB LED: Ներկայացված են սահմանափակող ռեզիստորներ, իսկ ընդհանուր անոդը միացված է 3.3V ավտոբուսին: LED- ի օգտագործման համար տրամադրվում է RGB մակնշված երեք կապանի վերնագիր: RGB կապում մեկի ցածր մակարդակի ազդանշանը լուսավորելու է LED- ն այդ գույնով: Միաժամանակ RGB- ի բազմաթիվ մուտքագրումներ վարելը կհանգեցնի բազմաթիվ LED- ների լուսավորության `արդյունքում ստացված գույնի խառնուրդի հետ: Դուք կարող եք օգտագործել կանանցից իգական թռիչքներ ՝ RGB վերնագրի քորոցները ձեր ընտրած GPIO կապումներին միացնելու համար: Եթե LED- ը միացնում եք PWM հնարավորություններ ունեցող GPIO կապին, ապա կարող եք փոխել լուսադիոդի պայծառությունը `փոփոխելով PWM ցածր ժամանակը: Ես սիրում եմ օգտագործել LED- ները, որոնք կօգնեն ինձ կարգաբերել կոդը, որի վրա ես աշխատում եմ:

Քայլ 6: I2C Breakout

Breakout տախտակն ունի I2C ինտերֆեյսի վերնագրի չորս տող: Շարքերից երկուսը չորս կապում են և ունեն 3.3 Վ և Գնդ: Մյուս երկու տողերը յուրաքանչյուրը հինգ կապում են և նախատեսված են SDA- ի և SCL- ի համար: Այս տողերից յուրաքանչյուրի լրացուցիչ քորոցն այնպես է, որ դուք կարող եք օգտագործել երկու կին-կանացի jumper մալուխ `տողերը ձեր ընտրած GPIO կապումներին միացնելու համար: ESP32- ը կարող է ունենալ SDA և SCL ազդանշաններ GPIO- ի մի քանի կապում: Մինչև երեք 3.3 Վ լարման, I2C սարքերը կարող են միացվել և սնուցվել ՝ չդիմելով երիցուկի շղթայական մալուխների: Բեկման տախտակի վրա SDA և SCL ազդանշանների վրա չկան ձգման դիմադրողներ: Ձգվող դիմադրիչները պետք է լինեն այն սարքերի վրա, որոնք դուք կցում եք I2C ավտոբուսին:

Նշում. Նրանց համար, ովքեր անծանոթ են I2C- ին, պահանջվում է քաշման դիմադրողականներ `SDA և SCL կապանքների բաց արտահոսքի, եռակի, երկկողմանի կապանքների պատճառով: Ձգվող ռեզիստորների արժեքը ազդում է ավտոբուսում հարվածի արագության և զանգի վրա:

Քայլ 7: Նյութերի հաշիվ

Բոլոր ռեզիստորները SMT 1206 են:

Բոլոր կոնդենսատորները SMT են, գործ A, EIA 3216:

Բոլոր վերնագրերը և վարդակների ժապավենները 0.1 դյույմ (2.54 մմ) սկիպիդար են:

6 - քսան փին արական վերնագրեր

6 - հինգ փին արական վերնագրեր

4 - չորս քորոց արական վերնագրեր

1 - երեք քորոց արական վերնագիր

2 - երկու փին արական վերնագրեր

2 - քսան պին կանացի վարդակից շերտեր

1 - TB6612FNG տախտակ, գալիս է երկու, ութ փին արական վերնագրերով

3 - 10uf Տանտալային կոնդենսատորներ

1 - 10K դիմադրություն

2 - 2.2K ռեզիստորներ

5 - 1K դիմադրիչներ

1 - AMS1117, 5V

1 - 5 մմ, ընդհանուր անոդ RGB LED

3 - 3 մմ սկիպիդար, երկու քորոց, պտուտակային տերմինալներ

Ըստ ցանկության

3 - երկու փին արական վերնագիր - կտրված Vin, 3.3V և Gnd հետքերը նորից միացնելու համար

Քայլ 8: Ամեն ինչ փաթեթավորեք

Սա շատ բազմակողմանի ESP32 ճեղքման տախտակ է `ամենատարածված հատկանիշներով, որոնք պահանջվում են պարզ ռոբոտների կողմից` ներկառուցված տախտակի վրա:

Breakout տախտակը չի սահմանափակվում ESP32 dev հավաքածուներով: Կարելի է օգտագործել ցանկացած միկրոկոնտրոլերային տախտակ, որն ունի երկու տող ՝ մինչև քսան կապում մեկ դյույմ հեռավորության վրա: ESP8266 կամ LPC1768 տախտակ կտեղավորվեր: Դուք կարող եք տախտակը հավաքել առանց TB6612FNG դուստր տախտակի և օգտագործել միայն GPIO- ն ճեղքելու համար: Տախտակը ձեզ տալիս է բազմաթիվ տարբերակներ, թե ինչպես օգտագործել այն:

Եթե ունեք այս տախտակներից մի քանիսը, մի հանեք «Մակեդոնիկ ինժեներական» անունը տախտակներից: Դուք կարող եք ազատորեն օգտագործել այս տախտակները ցանկացած ոչ առևտրային ծրագրի համար: Եթե դուք իսկապես պատրաստում և օգտագործում եք տախտակը, ես կգնահատեի բղավոց, թե ինչի համար եք այն օգտագործել: Հուսով եմ, որ տախտակն օգտակար կգտնեք: