Bodi ya kuzuka kwa Daraja la ESP32 Dual H: Hatua 8

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Mradi huu ni wa bodi ya kuzuka ya ESP32 ambayo ilitengenezwa kuwa akili za roboti inayofuata. Sifa za bodi hii ni;

• Inaweza kubeba kititi chochote cha ESP32 ambacho kina safu mbili za pini ishirini kwenye vituo vya inchi moja.
• Mahali pa kuweka mlima wa bodi ya binti TB6612FNG mbili ya daraja H.
• Kizuizi mbili cha terminal kwa kila unganisho la gari.
• Kizuizi mbili cha terminal na seti ya pini tano za kichwa cha Vin & Gnd
• Safu mbili za pini ishirini za kuzuka kwa GPIO.
• Vichwa vya sensorer mbili za HC-SR04 Sonar, na mgawanyiko wa voltage kwenye pato la Echo.
• Kichwa cha kuunganisha na rangi tatu, anode ya kawaida, LED na vipinga vizuizi.
• Kwenye bodi 5V, 1A mdhibiti wa voltage na pini tano za kichwa kwa 5V & Gnd.
• Seti nne za vichwa vya unganisho la I2C na 3.3V & Gnd kwa kila unganisho.
• Vipengele vyote hupanda upande mmoja wa bodi ya mzunguko.

Ukubwa wa mwili wa bodi ni 90mm x 56mm, mbili upande. Hii inaiweka vizuri ndani ya mipaka ya ukubwa wa 100mm x 100mm kwa watunga bodi nyingi prototypes za bei ya chini.

Faili zote zinazohitajika kutengeneza moja ya bodi hizi zinaweza kupatikana kwenye github hapa.

Bodi hiyo iliundwa karibu na DOIT ESP32 DEVKIT V1 ambayo ina safu mbili za pini kumi na nane kila moja. Kataza kwa urahisi nyuma ya ubao hukuruhusu kutenganisha pini za 5V, Gnd na 3.3V kutoka kwa mabasi yao. Kisha unaweza kutumia pini katika maeneo haya kama GPIO na kutumia kuruka, unganisha mabasi ya 5V, Gnd na 3.3V kwenye pini zinazofaa kwenye kitanda cha ESP32 ambacho unatumia.

Safu mbili za mashimo ishirini hutolewa kwa kuweka vifaa vya ESP dev. Ninapendekeza ununue vipande vya tundu la kike na uviingize kwenye mashimo. Kwa njia hii unaweza kuondoa vifaa vya ESP32 dev na kuibadilisha na nyingine wakati wowote. Pia, kutumia vipande vya tundu hutoa idhini nyingi kwa sehemu zilizowekwa chini ya kitanda. Ninapenda kununua kichwa cha pini arobaini na vipande vya tundu kisha nikate kwa saizi. Hii inasaidia kupunguza gharama. Hauwezi kukata vipande vya tundu la kike kati ya soketi mbili, lazima 'uchome' tundu ili kuzikata. Kwa maneno mengine, kipande arobaini cha tundu la kike haliwezi kukatwa vipande viwili vya pini ishirini. Kamba la tundu la kike la pini arobaini linaweza kukatwa kwenye kipande cha pini ishirini na ukanda wa siri wa kumi na tisa.

Hatua ya 1: TB6612FNG Dual H Bridge

TB6612FNG ni daraja mbili H, mtawala wa magari anayeweza kuendesha gari moja ya stepper au motors mbili za kupendeza za DC (sio motors zisizo na brashi). Ni bora kwa kuendesha motors ndogo, za bei rahisi, zilizolengwa ambazo zinapatikana kwa urahisi. Bodi ya kuzuka ina nafasi ya kuweka bodi ya binti ambayo ina TB6612FNG. Bodi ya TB6612FNG ambayo nilichagua kutumia inapatikana kutoka sehemu kadhaa; Sparkfun (p / n ROB-14451, Mouser na Digikey pia huuza bodi ya Sparkfun), Pololu (p / n 713), EBay, Aliexpress na Gearbest. Bei hutofautiana kutoka dola moja hadi dola tano.

Kila dereva wa DC anatumia pini tatu za GPIO. Pini mbili za GPIO huamua hali ya gari; mbele, nyuma, pwani na kuvunja. Pini ya tatu ya GPIO ni PWM kudhibiti kasi ya gari. Pini ya saba ya GPIO inaendesha pini ya STBY. Ishara za kudhibiti TB6612FNG zina waya ngumu kwa pini za kuzuka za ESP32 GPIO. Pini gani za GPIO zinazotumiwa huamuliwa na ladha ya ESP32 Dev Kit ambayo unatumia. Pini zenye waya ngumu zilichaguliwa kwa uangalifu ili ziwe sawa na GPIO PWM na pini za Pato kwenye vifaa vingi vya ESP32 Dev.

Magari hayo yameunganishwa kwa kutumia vizuizi viwili vya visima vya pini vilivyoandikwa Motor A na Motor B. Moja kila upande wa bodi ya kuzuka. Nguvu kwa motors huletwa na kizuizi cha pini mbili au seti ya vichwa vya kiume upande mmoja wa bodi ya kuzuka, iliyoitwa Vin. Vin inaweza kuwa voltage yoyote ya DC kutoka 6V hadi 12V. Mdhibiti wa 5V, 1A wa voltage hubadilisha voltage ya Vin kuwa 5V kuwezesha sensorer za Sonar.

DoIT Dev KIT inakuja kwa saizi mbili, pini 30 (15 upande) na pini 36 (18 upande). Nimeorodhesha viunganisho vya vifaa vyote viwili chini.

Kitengo cha pini 30 - kitini cha pini 36

AIN1 - 25 - 14 - mwelekeo wa kudhibiti kwa motor A

AIN2 - 26 - 12 - mwelekeo wa kudhibiti kwa motor A

PWMA - 27 - 13 - udhibiti wa kasi kwa motor A

STBY - 33 - 27 - huacha motors zote mbili

BIN1 - 16 - 15 - mwelekeo wa kudhibiti kwa motor B

BIN2 - 17 - 2 - mwelekeo wa kudhibiti kwa motor B

PWMB - 5 - 4 - kudhibiti kasi kwa motor B

Hatua ya 2: Pini za GPIO

Bodi ina seti mbili za vichwa ishirini vya pini kwa kuzuka kwa GPIO. Kila seti ya vichwa vya GPIO ni pamoja na pini ishirini kwa 3.3V na pini ishirini kwa Gnd. Pini za 3.3V ziko kati ya pini za GPIO na pini za Gnd. Usanidi huu unapunguza uwezekano wa kitu kulipuka ikiwa imechomekwa nyuma. Karibu kila kitu ambacho unataka kuungana na pini ya GPIO inahitaji unganisho la 3.3V au Gnd au zote mbili. Usanidi wa safu tatu unamaanisha kuwa kila wakati una nguvu na pini ya Gnd kwa kila unganisho.

Ikiwa unatumia ESP32 dev kit isipokuwa DIT Dev Kit inaweza kuwa na Vin, 3.3V na Gnd pini katika maeneo tofauti na DOIT Dev Kit. Bodi ya kuzuka imekata athari kwa urahisi upande wa nyuma ambayo inaweza kukatwa ili kutenga pini za Vin, 3.3V na Gnd kutoka kwa mabasi husika. Basi unaweza kutumia waya za kuruka kuunganisha Vin, 3.3V na pini za Gnd za ESP32 Dev Kit yako kwenye mabasi yanayofaa. Pini za 3.3V zinaweza kushikamana kwa kutumia vijiti vya kawaida vya kufupisha pini mbili. Kwa unganisho la pini ya Gnd, niliunda kuruka chache kwa kutumia makombora matatu ya DuPont, pini mbili za kike na kipande kifupi cha waya. Baada ya kukandamiza pini za kike kila mwisho wa waya, niliwaingiza kwenye sehemu za mwisho za ganda la pini tatu.

Ikiwa ungependa kuunganisha tena trances ambazo umekata, kila moja ina seti ya kupitia mashimo. Unaweza kuuza waya ya jumper iliyoumbwa U kwenye mashimo au kuongeza kichwa cha pini mbili na utumie kuziba fupi ya kawaida ya pini mbili ili kufanya jumper inayoondolewa.

Neno la tahadhari. Mdhibiti wa 3.3V kwenye kitanda cha ESP32 dev hutumiwa kutoa 3.3V kwa ESP32 na vifaa vingine ambavyo unaambatisha kwa basi ya 3.3V. Mdhibiti ana kikomo cha 1A. Ya juu ya Vin voltage na zaidi ya sasa unayochora itasababisha mdhibiti kuwaka. Kumbuka hili unapojaribu kuendesha vifaa vya hali ya juu kama vipande vya LED au motors za servo na 3.3V. Vifaa vichache vya I2C kama gyros, accelerators na waongofu wa ADC haipaswi kuwa shida.

Hatua ya 3: Vin

Vin ni voltage ya kuingiza kwa motors na mdhibiti wa 5V. Vin inaweza kuwa voltage yoyote kutoka 5V hadi 12V. Ikiwa unatumia 5V kwa Vin voltage ya pato ya mdhibiti wa bodi ya 5V haitakuwa 5V. Hii ni kwa sababu ya mdhibiti wa 5V lazima awe na voltage ya juu kuliko 5V kudhibiti hadi 5V.

Vin pia hutumiwa kama voltage ya pembejeo kwa mdhibiti wa 3.3V kwenye kitengo cha ESP32 dev.

Muundo wa kumbukumbu ya vifaa vya ESP ina diode ya kutenganisha voltage ya USB kutoka kwa voltage kwenye pini ya Vin ya kitanda cha dev. Diode inahakikisha kuwa voltage ya Vin hajaribu kuendesha voltage ya USB na kwamba Chip ya USB-to-Serial daraja kwenye kitanda cha ESP32 dev inaendeshwa tu na voltage ya USB. Hii inamaanisha kuwa uko salama kuunganisha chanzo cha voltage zaidi ya 5V na Vin ya bodi ya kuzuka na utumie unganisho la USB wakati huo huo, bila hofu ya kuharibu chochote. Mdhibiti wa voltage kwenye kitanda cha ESP32 dev iko katika familia moja na mdhibiti wa voltage inayotumika kwenye bodi ya kuzuka. Hii inamaanisha kuwa wanaweza kushughulikia anuwai sawa ya voltages za kuingiza.

Unganisha kifurushi cha betri kinachoendesha motors kwenye vituo vya Vin na pia itawasha ESP32 na vifaa vingine vya pembejeo ambavyo umeunganisha.

Hatua ya 4: HC-SR04 Sonar Sensors

Vichwa viwili vya pini vinatolewa kwa unganisho la sensa maarufu ya HC-SR04 Sonar. Vichwa viko pande tofauti za ubao wa kuzuka, karibu na vizuizi vya screw za motor. Vichwa vimewekwa kwa unganisho la moja kwa moja na HC-SR04.

HC-SR04 ni kifaa cha 5V. Inatumiwa na 5V na ishara yake ya pato (Echo) iko katika viwango vya 5V. ESP32 ina 3.3V GPIO na sio 5V hadi sasa. Kwa hivyo unahitaji aina fulani ya kibadilishaji cha kiwango cha voltage kuleta pato la 5V ya HC-SR04 chini hadi kiwango cha 3.3V cha ESP32. Bodi ya kuzuka ina mgawanyiko rahisi wa voltage kwa kila ishara ya HC-SR04 Echo kutekeleza ubadilishaji wa kiwango. Hakuna ubadilishaji wa kiwango unahitajika kwa pini ya ESP32 GPIO kuendesha ishara ya Trig ya HC-SR04.

Kichwa cha pini nne cha HC-SR04 hutoa unganisho la 5V na Gnd kwa sensorer. 5V hutolewa na mdhibiti wa 5V kwenye bodi ya kuzuka.

Wakati kichwa cha pini nne hutolewa kuungana na HC-SRO4, kichwa cha pini mbili hutolewa kuunganisha ishara za Echo na Trig za HC-SR04 kwa ESP32. Kwa njia hii unaweza kuchagua pini za GPIO za kutumia. Tumia waya za kuruka za kike hadi za kike kutengeneza unganisho. T ni pembejeo ya Trig na E ni kiwango cha voltage kilichobadilishwa ishara ya pato la Echo.

Inapaswa kuwa inawezekana kutumia kichwa cha HC-SR04 kuunganisha sensorer nyingine ya 5V. Unganisha pato la sensa ya 5V kwenye pembejeo ya Echo na utumie mgawanyiko wa voltage kuibadilisha iwe ishara ya 3.3V. Mgawanyiko wa voltage atashughulikia ishara ambazo zina mabadiliko ya polepole. Kwa mabadiliko ya kasi unapaswa kutumia kibadilishaji cha kiwango cha voltage. Ikiwa utaunganisha ishara ya analog kwa mgawanyiko wa voltage na kisha kwa pembejeo ya Analog kwenye ESP32, unapaswa kuzingatia kwamba swichi ya voltage itakuwa sifuri hadi 3.3V, sio sifuri hadi 5V wakati wa kuhesabu volts-per-count.

Kwa mfano, unaweza kupiga waya ya Vishay TSOP34838 IR kwa 5V, Gnd na Echo pini za kichwa cha HC-SR04 (Echo imeunganishwa na pini ya pato la sensa). Kisha unapaswa kupokea amri za IR kutoka kwa kijijini chochote cha IR kinachotumia carrier wa 38KHz.

Hatua ya 5: Tri-Colour LED

Rangi ya rangi tatu ni 5mm, anode ya kawaida, kupitia shimo, RGB LED. Vipimo vya sasa vya kuzuia hutolewa na anode ya kawaida imeunganishwa kwa basi ya 3.3V. Kichwa cha pini tatu kilichoitwa RGB hutolewa kwa kutumia LED. Ishara ya kiwango cha chini kwenye moja ya pini za RGB itawasha LED na rangi hiyo. Kuendesha pembejeo nyingi za RGB wakati huo huo kutasababisha taa nyingi za LED kuwaka na mchanganyiko wa rangi inayosababisha. Unaweza kutumia wanarukaji wa kike na wa kike kuunganisha pini za kichwa cha RGB kwenye pini za GPIO unazochagua. Ukitia waya kwa pini ya GPIO ambayo ina uwezo wa PWM basi unaweza kutofautisha mwangaza wa LED kwa kutofautisha wakati wa chini wa PWM. Ninapenda kutumia LED kunisaidia kurekebisha nambari ninayofanya kazi.

Hatua ya 6: Kuzuka kwa I2C

Bodi ya kuzuka ina safu nne za pini za kichwa cha kiolesura cha I2C. Safu mbili ni pini nne kila moja na ni 3.3V na Gnd. Safu zingine mbili ni pini tano kila moja na ni za SDA na SCL. Pini ya ziada katika kila safu hizi ni ili uweze kutumia nyaya mbili za kuruka za kike hadi kike kuunganisha safu na pini za GPIO unayochagua. ESP32 inaweza kuwa na ishara za SDA na SCL kwenye pini kadhaa za GPIO. Hadi 3.3V, vifaa vya I2C vinaweza kushikamana na kuwezeshwa bila kutumia nyaya zenye nguvu za mnyororo. Hakuna vipingaji vya pullup kwenye ishara za SDA na SCL kwenye bodi ya kuzuka. Vipinga vya pullup vinapaswa kuwa kwenye vifaa ambavyo unaunganisha kwenye basi ya I2C.

Kumbuka: Kwa wale ambao hawajui I2C, vizuizi vya pullup vinahitajika kwa sababu ya pini za SDA na SCL kuwa bomba wazi, pili-tatu, pini za mwelekeo. Thamani ya vidhibiti vya pullup huathiri kiwango cha kuua na kupigia kwenye basi.

Hatua ya 7: Muswada wa Vifaa

Vipinga vyote ni SMT 1206.

Wote capacitors ni SMT, kesi A, EIA 3216.

Vichwa vyote na vipande vya tundu ni lami ya inchi 0.1 (2.54mm).

Vichwa vya kichwa vya wanaume 6 - ishirini

Vichwa vya kichwa vya wanaume 6 - tano

4 - vichwa vinne vya kichwa vya kiume

1 - kichwa cha kiume cha pini tatu

2 - vichwa viwili vya kichwa vya kiume

Vipande 2 - ishirini vya tundu la kike

1 - Bodi ya TB6612FNG, inakuja na vichwa viwili, vichwa nane vya wanaume

3 - 10uf Tantalum capacitors

Kontena 1 - 10K

Vipinga 2 - 2.2K

Vipinga 5 - 1K

1 - AMS1117, 5V

1 - 5mm, anode ya kawaida RGB LED

3 - 3mm lami, pini mbili, vituo vya screw

Hiari

3 - vichwa viwili vya kichwa vya kiume - kwa kuunganisha Vin iliyokatwa, 3.3V na athari za Gnd

Hatua ya 8: Kufunga yote

Hii ni bodi ya kuzuka ya ESP32 inayobadilika sana na sifa za kawaida zinazohitajika na roboti rahisi zilizojengwa kwenye bodi ya kuzuka.

Bodi ya kuzuka sio mdogo kwa vifaa vya ESP32 dev. Bodi yoyote ya kudhibiti microcontroller ambayo ina safu mbili za pini ishirini kwenye nafasi ya inchi moja inaweza kutumika. ESP8266 au bodi ya LPC1768 itafaa. Unaweza kukusanya bodi bila bodi ya binti TB6612FNG na utumie kuzindua GPIO tu. Bodi inakupa chaguzi nyingi za jinsi ya kuitumia.

Ikiwa una bodi zingine zilizofanywa, usiondoe jina la 'Macedon Engineering' kutoka kwa bodi. Unaweza kutumia bodi hizi kwa hiari kwa programu yoyote isiyo ya kibiashara. Ikiwa utatengeneza na kutumia bodi nitashukuru kelele kutoka kwa kile ulichokitumia. Natumaini kwamba utaona bodi hiyo ikiwa muhimu.