ESP32 Dual H Bridge Breakout დაფა: 8 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს პროექტი განკუთვნილია ESP32 Breakout დაფისთვის, რომელიც შექმნილია თქვენი მომავალი რობოტის ტვინისთვის. ამ დაფის მახასიათებლებია;

• შეიძლება განთავსდეს ნებისმიერი ESP32 dev ნაკრები, რომელსაც აქვს ორი სტრიქონი ოცი ქინძისთავამდე ერთ ინჩიან ცენტრებზე.
• ადგილი TB6612FNG ორმაგი H ხიდის DC საავტომობილო კონტროლერის ქალიშვითა დაფის დასაყენებლად.
• ორი ხრახნიანი ტერმინალის ბლოკი თითოეული საავტომობილო კავშირისთვის.
• ორი ხრახნიანი ტერმინალის ბლოკი და ხუთი სათაურის კომპლექტი Vin & Gnd– ისთვის
• ორი რიგი ოცი GPIO გარღვევის ქინძისთავით.
• სათაურები ორი HC-SR04 სონარის სენსორისთვის, ძაბვის გამყოფი ექოს გამომავალზე.
• სათაური სამ ფერიან, საერთო ანოდთან, LED- ზე შეზღუდვის რეზისტენტებთან დასაკავშირებლად.
• ბორტზე 5V, 1A ძაბვის რეგულატორი ხუთი სათაურით 5V & Gnd- ისთვის.
• სათაურების ოთხი ნაკრები I2C კავშირებისთვის 3.3V & Gnd თითოეული კავშირისთვის.
• ყველა კომპონენტი დამონტაჟებულია მიკროსქემის დაფის ერთ მხარეს.

დაფის ფიზიკური ზომაა 90 მმ x 56 მმ, ორმხრივი. ეს კარგად ათავსებს 100 მმ x 100 მმ ზომის ლიმიტებს დაფის შემქმნელების უმეტესობისთვის დაბალი ღირებულების პროტოტიპებისთვის.

ყველა ფაილი, რომელიც საჭიროა ერთი ასეთი დაფის შესაქმნელად, შეგიძლიათ ნახოთ github– ზე აქ.

დაფა შექმნილია DOIT ESP32 DEVKIT V1– ის გარშემო, რომელსაც აქვს ორი მწკრივი თვრამეტი ქინძისთავით. დაფის უკანა მხარეს ადვილად ამოჭრილი კვალი საშუალებას გაძლევთ გამოყოთ გამოყოფილი 5V, Gnd და 3.3V ქინძისთავები მათი შესაბამისი ავტობუსებიდან. შემდეგ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ამ ადგილებში ქინძისთავები, როგორც GPIO და მხტუნავების გამოყენებით, დააკავშიროთ 5V, Gnd და 3.3V ავტობუსები ESP32 dev ნაკრების შესაბამის ქინძისთავებთან, რომელსაც თქვენ იყენებთ.

ოცი ხვრელის ორი რიგი გათვალისწინებულია ESP dev ნაკრების დასამაგრებლად. მე გირჩევთ, რომ იყიდოთ ქალის ბუდეები და შეაერთოთ ისინი ხვრელებში. ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ ამოიღოთ ESP32 dev ნაკრები და ჩაანაცვლოთ იგი სხვა ნებისმიერ დროს. ასევე, სოკეტის ზოლების გამოყენება იძლევა უამრავ განთავისუფლებას იმ ნაწილებისთვის, რომლებიც დამონტაჟებულია dev ნაკრების ქვეშ. მე მიყვარს ორმოცი ქინძისთავის სათაურის და ბუდეების ყიდვა და შემდეგ მათი ზომის შემცირება. ეს ხელს უწყობს ხარჯების შემცირებას. თქვენ არ შეგიძლიათ გაჭრათ ქალის სოკეტის ზოლები ორ სოკეტს შორის, თქვენ უნდა „დაწვათ“სოკეტი მათ მოსაშორებლად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორმოცი პინიანი ქალის სოკეტის ზოლები არ შეიძლება დაიჭრას ორ ოცი პინზე. ორმოცი პინიანი ქალის სოკეტის ზოლები შეიძლება გაიჭრას ოცი პინის ზოლად და ცხრამეტი პინიან ზოლში.

ნაბიჯი 1: TB6612FNG Dual H Bridge

TB6612FNG არის ორმაგი H ხიდი, ძრავის კონტროლერი, რომელსაც შეუძლია მართოს ერთი სტეპერიანი ძრავა ან ორი DC ჰობის ძრავა (არა ფუნჯოვანი ძრავები). ის იდეალურია მცირე, იაფი, გადაცემათა კოლოფის მართვისთვის, რომლებიც ადვილად ხელმისაწვდომია. ბრეაკოუტ დაფს აქვს ადგილი, რომ დაამონტაჟოს ქალიშვილი დაფა, რომელსაც აქვს TB6612FNG. TB6612FNG დაფა, რომლის გამოყენებაც მე ავირჩიე, ხელმისაწვდომია რამდენიმე ადგილიდან; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser და Digikey ასევე ყიდიან Sparkfun დაფას), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress და Gearbest. ფასები მერყეობს ერთი დოლარიდან ხუთ დოლარამდე.

თითოეული DC ძრავის მძღოლი იყენებს სამ GPIO პინს. ორი GPIO ქინძისთავი განსაზღვრავს ძრავის მდგომარეობას; წინ, უკან, სანაპიროზე და მუხრუჭზე. მესამე GPIO პინი არის PWM ძრავის სიჩქარის გასაკონტროლებლად. მეშვიდე GPIO pin მართავს STBY პინს. TB6612FNG- ის საკონტროლო სიგნალები მყარად არის დაკავშირებული ESP32 GPIO გარღვევის ქინძისთავებთან. რომელი GPIO ქინძისთავები გამოიყენება, განისაზღვრება თქვენ მიერ გამოყენებული ESP32 Dev Kit- ის გემოთი. მყარი სადენიანი ქინძისთავები საგულდაგულოდ იქნა შერჩეული ისე, რომ ისინი შეესაბამებოდეს GPIO PWM და Output ქინძისთავებს ESP32 Dev ნაკრების უმეტესობაზე.

ძრავები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ორი, ორი ხრახნიანი ხრახნიანი ტერმინალის ბლოკით, სახელწოდებით Motor A და Motor B. ერთი ბრეაკოუტ დაფის თითოეულ მხარეს. ძრავების სიმძლავრე მოაქვს ორი პინიანი ხრახნიანი ტერმინალის ბლოკით ან მამაკაცის სათაურებით, ბრეაკოუტ დაფის ერთ ბოლოზე, სახელწოდებით Vin. Vin შეიძლება იყოს ნებისმიერი DC ძაბვა 6V– დან 12V– მდე. 5V, 1A ძაბვის მარეგულირებელი გარდაქმნის Vin ძაბვას 5V– მდე, Sonar სენსორების გასაძლიერებლად.

DOIT Dev KIT მოდის ორი ზომის, 30 ქინძისთავით (15 გვერდზე) და 36 ქინძისთავით (18 გვერდზე). ქვემოთ ჩამოთვლილი მაქვს კავშირები ორივე dev კომპლექტისთვის.

30 pin dev ნაკრები - 36 pin dev kit

AIN1 - 25 - 14 - მიმართულების კონტროლი ძრავისთვის A

AIN2 - 26 - 12 - მიმართულების კონტროლი ძრავისთვის A

PWMA - 27 - 13 - სიჩქარის კონტროლი ძრავისთვის A

STBY - 33 - 27 - აჩერებს ორივე ძრავას

BIN1 - 16 - 15 - ძრავის მიმართულების კონტროლი B

BIN2 - 17 - 2 - მიმართულების კონტროლი ძრავის B- სთვის

PWMB - 5 - 4 - სიჩქარის კონტროლი B ძრავისთვის

ნაბიჯი 2: GPIO ქინძისთავები

დაფას აქვს ორი კომპლექტი ოცი პინიანი თავით GPIO გარღვევისთვის. GPIO სათაურების თითოეული ნაკრები მოიცავს ოცი ქინძისთავს 3.3V– სთვის და ოც ქინძისთავს Gnd– ისთვის. 3.3V ქინძისთავები მდებარეობს GPIO ქინძისთავებსა და Gnd ქინძისთავებს შორის. ეს კონფიგურაცია ამცირებს შესაძლებლობას, რომ რაღაც აფეთქდეს, თუ ის ჩართულია უკან. თითქმის ყველაფერი, რისი დაკავშირებაც გსურთ GPIO პინთან, მოითხოვს 3.3V ან Gnd კავშირს, ან ორივე. სამმაგი მწკრივის კონფიგურაცია ნიშნავს, რომ თქვენ ყოველთვის გაქვთ ძალა და Gnd pin ყველა კავშირისთვის.

თუ თქვენ იყენებთ ESP32 dev ნაკერს DOIT Dev Kit– ის გარდა, მას შეიძლება ჰქონდეს Vin, 3.3V და Gnd ქინძისთავები DOIT Dev Kit– ისგან განსხვავებულ ადგილებში. ბრეაკოუტ დაფამ ადვილად გაჭრა უკანა მხარეს კვალი, რომლის მოჭრა შესაძლებელია შესაბამისი ავტობუსებიდან Vin, 3.3V და Gnd ქინძისთავების გამოყოფის მიზნით. ამის შემდეგ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჯამპერის მავთულები თქვენი ESP32 Dev Kit- ის Vin, 3.3V და Gnd ქინძისთავების დასაკავშირებლად შესაბამის ავტობუსებთან. 3.3V ქინძისთავების დაკავშირება შესაძლებელია სტანდარტული ორი პინიანი მოკლე შესაერთებლის გამოყენებით. Gnd pin კავშირებისთვის, მე შევიმუშავე რამდენიმე მხტუნავი სამი პინ DuPont ჭურვის გამოყენებით, ორი ქალი დამჭერი ქინძისთავი და მავთულის მოკლე ნაჭერი. მას შემდეგ, რაც მავთულის თითოეულ ბოლოზე მდედრობითი ქინძისთავები შევიჭერი, მე ჩავამატე ისინი სამი პინის გარსის ბოლოში.

თუ ოდესმე გინდათ ხელახლა დააკავშიროთ მოჭრილი ტრანსი, თითოეულ მათგანს აქვს ხვრელების ნაკრები. თქვენ შეგიძლიათ ან შეკრათ U ფორმის ჯუმბერის მავთული ხვრელებში, ან დაამატოთ ორი პინიანი სათაური და გამოიყენოთ სტანდარტული ორსართულიანი შტეფსელი, მოსახსნელი ჯემპრის გასაკეთებლად.

სიფრთხილის სიტყვა. ESP32 dev ნაკრების 3.3V მარეგულირებელი გამოიყენება 3.3V ESP32– ისა და ნებისმიერი პერიფერიული მოწყობილობისათვის, რომელსაც თქვენ დაურთავთ 3.3V ავტობუსს. მარეგულირებელს აქვს 1A ლიმიტი. რაც უფრო მაღალია Vin- ის ძაბვა და მით მეტი დენი დახატავთ გამოიწვევს რეგულატორის გათბობას. გაითვალისწინეთ ეს, როდესაც ცდილობთ მართოთ მაღალი დენის მოწყობილობები, როგორიცაა LED ზოლები ან სერვო ძრავები 3.3 ვ. რამდენიმე I2C მოწყობილობა, როგორიცაა გირო, ამაჩქარებელი და ADC გადამყვანი არ უნდა იყოს პრობლემა.

ნაბიჯი 3: ვინი

Vin არის ძრავების ძაბვა და 5V რეგულატორი. Vin შეიძლება იყოს ნებისმიერი ძაბვა 5V– დან 12V– მდე. თუ თქვენ იყენებთ 5V Vin– ს, 5V რეგულატორის გამავალი ძაბვა არ იქნება 5V. ეს განპირობებულია იმით, რომ 5V რეგულატორს უნდა ჰქონდეს ძაბვა 5V– ზე მაღალი, რომ დაარეგულიროს 5V– მდე.

Vin ასევე გამოიყენება როგორც შეყვანის ძაბვა 3.3V რეგულატორზე ESP32 dev ნაკრებში.

ESP dev ნაკრების საცნობარო დიზაინს აქვს დიოდი, რომელიც გამოყოფს USB ძაბვას dev ნაკრების Vin pin- ის ძაბვისგან. დიოდი უზრუნველყოფს, რომ Vin ძაბვა არ ცდილობს USB ძაბვის მართვას და რომ ESP32 dev ნაკრების USB-to-Serial Bridge ჩიპი იკვებება მხოლოდ USB ძაბვით. ეს ნიშნავს, რომ თქვენ უსაფრთხოდ დააკავშირებთ ძაბვის წყაროს 5 ვ -ზე მაღალი, ბრეაკოუტ დაფის Vin– ს და იყენებთ USB კავშირს ამავე დროს, არაფრის განადგურების შიშის გარეშე. ESP32 dev ნაკრების ძაბვის მარეგულირებელი არის იმავე ოჯახში, როგორც ძაბვის რეგულატორი, რომელიც გამოიყენება გარღვევის დაფაზე. ეს ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ გაუმკლავდნენ შეყვანის ძაბვის ერთსა და იმავე დიაპაზონს.

შეაერთეთ ბატარეა, რომელიც ძრავებს ამოძრავებს Vin ტერმინალებთან და ის ასევე გაააქტიურებს ESP32- ს და თქვენს მიერ დაკავშირებულ ნებისმიერ პერიფერიულ მოწყობილობას.

ნაბიჯი 4: HC-SR04 სონარის სენსორები

ორი ოთხი პინიანი სათაური მოცემულია პოპულარული HC-SR04 Sonar სენსორის დასაკავშირებლად. სათაურები განლაგებულია გარღვევის დაფის მოპირდაპირე მხარეს, საავტომობილო ხრახნიანი ტერმინალის ბლოკების მახლობლად. სათაურები დაყენებულია HC-SR04– თან ცალ-ცალკე კავშირისთვის.

HC-SR04 არის 5V მოწყობილობა. ის იკვებება 5V– ით და მისი გამომავალი (ექო) სიგნალი არის 5V დონეზე. ESP32 აქვს 3.3V GPIO და არ არის 5V ტოლერანტული. ამიტომ თქვენ გჭირდებათ რაიმე სახის ძაბვის დონის გადამყვანი, რათა HC-SR04- ის 5V გამომავალი ESP32- ის 3.3V დონემდე ჩამოიყვანოთ. გარღვევის დაფას აქვს მარტივი ძაბვის გამყოფი თითოეული HC-SR04 ექოს სიგნალისთვის, რათა შეასრულოს დონის კონვერტაცია. ESP32 GPIO pin– ისთვის დონის კონვერტაცია არ არის საჭირო HC-SR04– ის Trig სიგნალის მართვისთვის.

HC-SR04– ის ოთხი პინიანი სათაური უზრუნველყოფს სენსორის 5V და Gnd კავშირებს. 5V უზრუნველყოფილია 5V რეგულატორის მიერ გარღვევის დაფაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ოთხი პინიანი სათაური მოცემულია HC-SRO4– თან დასაკავშირებლად, ორი პინიანი სათაური მოცემულია HC-SR04– ის Echo და Trig სიგნალების ESP32– თან დასაკავშირებლად. ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ რომელი GPIO ქინძისთავები გამოიყენოთ. კავშირების დასამყარებლად გამოიყენეთ ქალი-ქალი ჯუმბერის მავთულები. T არის Trig შეყვანა და E არის ძაბვის დონეზე გარდაქმნილი Echo გამომავალი სიგნალი.

შესაძლებელი უნდა იყოს HC-SR04 სათაურის გამოყენება სხვა 5V სენსორის დასაკავშირებლად. შეაერთეთ 5V სენსორის გამოსავალი ექოს შესასვლელთან და გამოიყენეთ ძაბვის გამყოფი 3.3V სიგნალად გადასაყვანად. ძაბვის გამყოფი მართავს სიგნალებს, რომლებსაც აქვთ ნელი გადასვლები. მაღალი სიჩქარის გადასასვლელად თქვენ უნდა გამოიყენოთ აქტიური ძაბვის დონის გადამყვანი. თუ თქვენ უკავშირებთ ანალოგურ სიგნალს ძაბვის გამყოფს და შემდეგ ანალოგიურ შეყვანას ESP32– ზე, უნდა გაითვალისწინოთ, რომ ძაბვის ცვლა იქნება ნულიდან 3.3 ვ-მდე და არა ნულიდან 5 ვტ – მდე გამოთვლისას.

მაგალითად, თქვენ შეგიძლიათ შეაერთოთ Vishay TSOP34838 IR სენსორი HC-SR04 სათაურის 5V, Gnd და Echo ქინძისთავებზე (Echo არის მიერთებული სენსორის გამომავალ პინზე). მაშინ თქვენ უნდა შეეძლოთ მიიღოთ IR ბრძანებები ნებისმიერი IR დისტანციურიდან, რომელიც იყენებს 38KHz გადამყვანს.

ნაბიჯი 5: სამი ფერის LED

სამფერიანი LED არის 5 მმ, საერთო ანოდი, ხვრელის გავლით, RGB LED. გათვალისწინებულია მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორები და საერთო ანოდი მიერთებულია 3.3V ავტობუსზე. სამი პინიანი სათაური, რომელსაც ეწოდება RGB, მოცემულია LED- ის გამოყენებისათვის. დაბალი დონის სიგნალი ერთ RGB პინზე აანთებს LED ამ ფერს. რამოდენიმე RGB შეყვანის ერთდროულად მართვა გამოიწვევს მრავალ LED- ის განათებას ფერთა შერევით. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ქალი-მდე ქალი მხტუნავები, რომ დააკავშიროთ RGB სათაურის ქინძისთავები თქვენი არჩევანის GPIO ქინძისთავებთან. თუ თქვენ მიამაგრებთ LED- ს GPIO პინზე, რომელსაც აქვს PWM შესაძლებლობები, მაშინ თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ LED- ის სიკაშკაშე PWM დაბალი დროით. მე მიყვარს LED- ების გამოყენება, რათა დამეხმაროს კოდის გამართვაში, რომელზეც ვმუშაობ.

ნაბიჯი 6: I2C Breakout

გარღვევის დაფას აქვს ოთხი რიგი სათაურის ქინძისთავები I2C ინტერფეისისთვის. ორი რიგი არის ოთხი ქინძისთავები და არის 3.3V და Gnd. დანარჩენი ორი სტრიქონი არის ხუთი ქინძისთავი და განკუთვნილია SDA და SCL. თითოეულ ამ სტრიქონში დამატებითი პინი არის ისე, რომ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ორი ქალი-მდე ქალი ჯუმბერის კაბელი, რათა დააკავშიროთ მწკრივები თქვენი არჩევანის GPIO ქინძისთავებთან. ESP32– ს შეიძლება ჰქონდეს SDA და SCL სიგნალები GPIO– ს რამდენიმე ქინძისთავზე. ოთხამდე 3.3V, I2C მოწყობილობა შეიძლება იყოს დაკავშირებული და იკვებება დეიზის ჯაჭვის კაბელების გამოყენების გარეშე. არ არსებობს გამწევი რეზისტორები SDA და SCL სიგნალებზე გარღვევის დაფაზე. გამყვანი რეზისტორები უნდა იყოს მოწყობილობებზე, რომლებსაც თქვენ მიამაგრებთ I2C ავტობუსზე.

შენიშვნა: მათთვის, ვინც არ იცნობს I2C- ს, საჭიროა გამყვანი რეზისტორები SDA და SCL ქინძისთავების ღია დრენაჟის, სამმხრივი, ორმხრივი ქინძისთავების გამო. გამყვანი რეზისტორების მნიშვნელობა გავლენას ახდენს ავტობუსში დაღუპვის სიჩქარეზე და ზარებზე.

ნაბიჯი 7: მასალების შედგენა

ყველა რეზისტორი არის SMT 1206.

ყველა კონდენსატორი არის SMT, საქმე A, EIA 3216.

ყველა სათაური და ბუდე არის 0.1 ინჩიანი (2.54 მმ) მოედანზე.

6 - ოცი პინიანი მამრობითი სათაურები

6 - ხუთი პინიანი მამრობითი სათაურები

4 - ოთხი პინიანი მამრობითი სათაურები

1 - სამი პინიანი მამრობითი სათაური

2 - ორი პინიანი მამრობითი სათაურები

2 - ოცი პინიანი ქალის ბუდე ზოლები

1 - TB6612FNG დაფა, გააჩნია ორი, რვა პინიანი მამრობითი სათაურები

3 - 10uf ტანტალის კონდენსატორები

1 - 10K რეზისტორი

2 - 2.2K რეზისტორები

5 - 1K რეზისტორები

1 - AMS1117, 5V

1 - 5 მმ, საერთო ანოდი RGB LED

3 - 3 მმ მოედანი, ორი პინი, ხრახნიანი ტერმინალები

სურვილისამებრ

3 - ორი პინიანი მამრობითი სათაურები - დაჭრილი Vin, 3.3V და Gnd კვალის ხელახლა დასაკავშირებლად

ნაბიჯი 8: შეფუთეთ ეს ყველაფერი

ეს არის ძალიან მრავალმხრივი ESP32 ბრეაკოუტ დაფა, ყველაზე გავრცელებული მახასიათებლებით, რომლებიც მოითხოვს მარტივ რობოტებს, რომლებიც ჩამონტაჟებულია გარღვევის დაფაზე.

გარღვევის დაფა არ შემოიფარგლება ESP32 dev კომპლექტებით. შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერი მიკროკონტროლის დაფა, რომელსაც აქვს ორმაგი რიგები ოცამდე ქინძისთავამდე ერთ დიუმზე. ESP8266 ან LPC1768 დაფა მოერგებოდა. თქვენ შეგიძლიათ შეიკრიბოთ დაფა TB6612FNG ქალიშვილის დაფის გარეშე და გამოიყენოთ მხოლოდ GPIO– ს დასაშლელად. დაფა გაძლევთ უამრავ ვარიანტს, თუ როგორ გამოიყენოთ იგი.

თუ თქვენ გაქვთ დამზადებული ზოგიერთი დაფა, არ ამოიღოთ "მაკედონიის ინჟინერიის" სახელი დაფებიდან. თქვენ თავისუფლად შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს დაფები ნებისმიერი არაკომერციული პროგრამისთვის. თუ თქვენ დაამზადებთ და იყენებთ დაფას, მე ვაფასებ შეძახილს იმის გამო, რისთვისაც მას იყენებდით. ვიმედოვნებ, რომ დაფა თქვენთვის სასარგებლო აღმოჩნდა.