תוכן עניינים:
2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-13 06:57
פרויקט זה מיועד ללוח פריצה ESP32 שתוכנן להיות המוח של הרובוט הבא שלך. התכונות של לוח זה הן;
- יכול להכיל כל ערכת dev ESP32 שיש לה שתי שורות של עד עשרים סיכות על מרכזי אינץ '.
- מקום להרכיב לוח בת מנוע בקר עם מנוע DC מסוג TB6612FNG TB6612FNG.
- בלוק מסוף שני בורג לכל חיבור מנוע.
- בלוק מסוף שני בורג וסט של חמישה סיכות כותרת עבור Vin & Gnd
- שתי שורות של עשרים סיכות פריצה של GPIO.
- כותרות לשני חיישני סונאר HC-SR04, עם מפרידי מתח ביציאת הד.
- כותרת לחיבור לאנודה בתלת צבעים, נפוצה, LED עם נגדים מגבילים.
- על לוח 5V, ווסת מתח 1A עם חמישה סיכות כותרת עבור 5V & Gnd.
- ארבע סטים של כותרות לחיבורי I2C עם 3.3V & Gnd לכל חיבור.
- כל הרכיבים מותקנים בצד אחד של הלוח.
הגודל הפיזי של הלוח הוא 90 מ"מ על 56 מ"מ, דו צדדי. זה מכניס אותו היטב למגבלות הגודל של 100 מ"מ על 100 מ"מ עבור רוב יצרני הלוחות בעלות נמוכה.
כל הקבצים הדרושים ליצירת אחד מהלוחות הללו ניתן למצוא ב- github כאן.
הלוח תוכנן סביב DOIT ESP32 DEVKIT V1 הכולל שתי שורות של שמונה עשר סיכות כל אחת. חיתוך קל של עקבות בצד האחורי של הלוח מאפשר לך להפריד בין סיכות 5V, Gnd ו- 3.3V הייעודיות לאוטובוסים המתאימים להם. לאחר מכן תוכל להשתמש בסיכות במיקומים אלה כ- GPIO ובאמצעות מגשרים לחבר את האוטובוסים 5V, Gnd ו- 3.3V לפינים המתאימים בערכת ה- dev ESP32 שבה אתה משתמש.
שתי שורות של עשרים חורים מסופקות להרכבת ערכת ה- ESP dev. אני ממליץ לך לקנות רצועות שקעים נקבות ולהלחם אותן בחורים. בדרך זו תוכל להסיר את ערכת ההתקנה ESP32 ולהחליפה באחרת בכל עת. כמו כן, השימוש ברצועות השקע מספק שפע של מרווח לחלקים המותקנים מתחת לערכת ה- dev. אני אוהב לקנות ארבעים כותרות ורצועות שקעים ואז לחתוך אותן לגודל. זה עוזר להפחית עלויות. אינך יכול לחתוך את רצועות השקע הנקביות בין שני שקעים, עליך 'לשרוף' שקע כדי לכרות אותן. במילים אחרות, לא ניתן לחתוך פס ארבע נקבות של ארבעים סיכות לשתי רצועות של עשרים סיכות. ניתן לחתוך רצועת שקע נקבה בארבעים סיכות לרצועה של עשרים סיכות ולרצועת תשע עשרה סיכות.
שלב 1: TB6612FNG גשר H כפול
ה- TB6612FNG הוא גשר H כפול, בקר מנוע שיכול להניע מנוע צעד אחד או שני מנועי תחביב DC (לא מנועים ללא מברשת). הוא אידיאלי לנהיגה במנועים הקטנים והזולים המיועדים להילוך הזמינים. ללוח הפריצה יש מקום להרכיב לוח בת בעל ה- TB6612FNG. לוח TB6612FNG שבחרתי להשתמש זמין מכמה מקומות; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser ו- Digikey מוכרים גם את לוח Sparkfun), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress ו- Gearbest. המחירים נעים בין בערך דולר לחמישה דולר.
כל נהג מנוע DC משתמש בשלושה סיכות GPIO. שני סיכות GPIO קובעות את מצב המנוע; קדימה, אחורה, חוף ובלם. סיכת ה- GPIO השלישית היא PWM לשליטה על מהירות המנוע. סיכת GPIO השביעית מניעה את סיכת STBY. אותות הבקרה עבור ה- TB6612FNG מחוברים לסיכות פריצה מסוג ESP32 GPIO. אילו סיכות GPIO משמשות נקבע על פי הטעם של ערכת Dev ESP32 שבה אתה משתמש. הפינים המחוברים נבחרו בקפידה כך שהם צריכים להתיישר עם פיני GPIO PWM ופלט ברוב ערכות ה- Dev ESP32.
המנועים מחוברים באמצעות שני בלוקים של שני פינים בורג שכותרתם מנוע A ומנוע B. אחד בכל צד של לוח הפריצה. כוח המנועים מובא על ידי בלוק מסוף בורג דו -פיני או קבוצה של כותרות גבריות בקצה אחד של לוח הפריצה, שכותרתו וין. Vin יכול להיות כל מתח DC בין 6V ל 12V. ווסת מתח 5V, 1A ממיר את מתח הווין ל -5V כדי להפעיל את חיישני הסונאר.
ה- DOIT Dev KIT מגיע בשני גדלים, 30 סיכות (15 בצד) ו -36 סיכות (18 בצד). רשמתי להלן את החיבורים לשתי ערכות ה- dev.
ערכת התפתחות של 30 פינים - ערכת התפתחות של 36 פינים
AIN1 - 25 - 14 - בקרת כיוון עבור מנוע A
AIN2 - 26 - 12 - בקרת כיוון עבור מנוע A
PWMA - 27 - 13 - בקרת מהירות עבור מנוע A
STBY - 33 - 27 - עוצר את שני המנועים
BIN1 - 16 - 15 - בקרת כיוון עבור מנוע B
BIN2 - 17 - 2 - בקרת כיוון עבור מנוע B
בקרת מהירות PWMB - 5 - 4 - עבור מנוע B
שלב 2: סיכות GPIO
הלוח כולל שתי סטים של כותרות של עשרים סיכות לפריצת GPIO. כל סט של כותרות GPIO כולל עשרים סיכות עבור 3.3V ועשרים סיכות עבור Gnd. סיכות 3.3V ממוקמות בין סיכות GPIO לבין סיכות Gnd. תצורה זו מפחיתה את האפשרות שמשהו יתפוצץ אם הוא מחובר לאחור. כמעט כל דבר שברצונך לחבר לסיכת GPIO דורש חיבור 3.3V או Gnd או שניהם. תצורת השורה המשולשת פירושה שתמיד יש לך חשמל וסיכת Gnd לכל חיבור.
אם אתה משתמש בערכת dev ESP32 מלבד ערכת Dev Dev Dev יתכן שיש בה סיכות Vin, 3.3V ו- Gnd במקומות השונים מערכת Dev Dev. לוח הפריצה חתך בקלות עקבות בצד האחורי שניתן לחתוך כדי לבודד את סיכות וין, 3.3V ו- Gnd מהאוטובוסים המתאימים. לאחר מכן תוכל להשתמש בחוטי מגשר כדי לחבר את סיכות Vin, 3.3V ו- Gnd של ערכת ה- Dev ESP32 שלך לאוטובוסים המתאימים. ניתן לחבר את סיכות 3.3V באמצעות תקעים קצרים של שני פינים. עבור חיבורי סיכות Gnd, המצאתי כמה מגשרים בעזרת שלוש פגזים DuPont, שני סיכות נקבה ונקודת חוט קצרה. לאחר שחיבקתי את סיכות הנקבה לכל קצה החוט, הכנסתי אותן לחריצי הקצה של מעטפת שלוש הסיכות.
אם אי פעם תרצה לחבר מחדש את הטרנסים שאתה חותך, לכל אחד מהם יש חורים דרך. אתה יכול להלחם חוט מגשר בצורת U בחורים או להוסיף כותרת דו -פינית ולהשתמש בתקע קיצור רגיל עם שני פינים כדי ליצור מגשר נשלף.
מילת אזהרה. הרגולטור 3.3V בערכת ה- dev ESP32 משמש לספק 3.3V ל- ESP32 ולכל ציוד היקפי שאתה מחבר לאוטובוס 3.3V. הרגולטור יש מגבלה של 1A. ככל שמתח הווין גבוה יותר ותיצור יותר זרם יגרום להתחממות הרגולטור. זכור זאת בעת ניסיון להניע התקנים בעלי זרם גבוה כמו פסי LED או מנועי סרוו עם 3.3V. כמה התקני I2C כמו גירוסים, מאיצים וממירים ADC לא אמורים להוות בעיה.
שלב 3: וין
Vin הוא מתח הכניסה למנועים ולווסת ה -5 V. וין יכול להיות כל מתח בין 5V ל 12V. אם אתה משתמש 5V עבור Vin מתח המוצא של הרגולטור 5V על הסיפון לא יהיה 5V. זאת בשל הרגולטור 5V חייב להיות בעל מתח גבוה מ 5V כדי לווסת את 5V.
הווין משמש גם כמתח הכניסה לווסת 3.3V בערכת ה- dev ESP32.
עיצוב ההתייחסות לערכת ESP dev יש דיודה לבודד את מתח ה- USB מהמתח על סיכת ה- Vin של ערכת ה- dev. הדיודה מבטיחה כי מתח Vin לא ינסה להניע את מתח ה- USB ושבב הגשר USB-to-Serial בערכת ה- dev ESP32 מופעל רק על ידי מתח ה- USB. המשמעות היא שאתה בטוח לחבר מקור מתח גבוה מ- 5V ל- Vin של לוח הפריצה ולהשתמש בו זמנית בחיבור ה- USB, ללא חשש להרוס דבר. ווסת המתח בערכת ה- dev ESP32 נמצא באותה משפחה כמו ווסת המתח המשמש על לוח הפריצה. המשמעות היא שהם יכולים להתמודד עם אותו טווח של מתח כניסה.
חבר את מארז הסוללות שמניע את המנועים למסופי Vin והוא גם יניע את ה- ESP32 וכל ציוד היקפי שחיברת.
שלב 4: חיישני סונאר HC-SR04
שני כותרות בעלות ארבע פינים ניתנות לחיבור חיישן הסונאר הפופולרי HC-SR04. הכותרות ממוקמות בצדדים מנוגדים של לוח הפריצה, ליד בלוקים מסוף בורג המנוע. הכותרות מוגדרות לחיבור אחד לאחד עם HC-SR04.
HC-SR04 הוא מכשיר 5V. הוא מופעל על ידי 5V ואות הפלט שלו (הד) הוא ברמות 5V. ל- ESP32 יש 3.3V GPIO ואינו סובלני 5V. לכן אתה צריך איזשהו ממיר לרמת מתח כדי להוריד את פלט 5V של HC-SR04 לרמה של 3.3V של ESP32. ללוח הפריצה יש מחלק מתח פשוט לכל אחד מאותות ההד HC-SR04 לביצוע המרת הרמות. אין צורך בהמרה ברמה עבור סיכת ESP32 GPIO להנעת אות Trig של HC-SR04.
כותרת ארבע הפינים ל- HC-SR04 מספקת את חיבורי 5V ו- Gnd לחיישן. 5V מסופק על ידי הרגולטור 5V בלוח הפריצה.
אמנם כותרת בעלת ארבע פינים ניתנת לחיבור ל- HC-SRO4, אך כותרת בעלת שני פינים מסופקת לחיבור אותות ה- Echo ו- Trig של ה- HC-SR04 ל- ESP32. בדרך זו תוכל לבחור באילו סיכות GPIO להשתמש. השתמש בחוטי מגשר בין נקבה לנקבה כדי ליצור את החיבורים. T הוא קלט Trig ו- E הוא אות הפלט הד שהומר ברמת המתח.
ניתן יהיה להשתמש בכותרת HC-SR04 לחיבור חיישן 5V אחר. חבר את הפלט של חיישן 5V לכניסת הד והשתמש במחלק המתח כדי להפוך אותו לאות 3.3V. מחלק המתח יטפל באותות בעלי מעבר איטי. למעברים במהירות גבוהה עליך להשתמש בממיר רמת מתח פעיל. אם אתה מחבר אות אנלוגי למחלק המתח ולאחר מכן לכניסה אנלוגית ב- ESP32, עליך לקחת בחשבון כי תנופת המתח תהיה אפס עד 3.3V, לא אפס עד 5V בעת חישוב הוולט לספירה.
לדוגמה, אתה יכול לחבר חיישן IR של Vishay TSOP34838 לסיכות 5V, Gnd ו- Echo של הכותרת HC-SR04 (הד מחובר לסיכת הפלט של החיישן). אז אתה אמור להיות מסוגל לקבל פקודות IR מכל שלט IR שמשתמש במוביל 38KHz.
שלב 5: LED בשלושה צבעים
נורית תלת הצבעים היא 5 מ מ, אנודה נפוצה, חור דרך, RGB LED. נגדי הגבלת זרם מסופקים והאנודה המשותפת מחוברת לאוטובוס 3.3V. כותרת שלוש פינים המסומנת כ- RGB מסופקת לשימוש ב- LED. אות ברמה נמוכה באחד מסיכות ה- RGB ידליק את הנורית בצבע זה. הפעלת מספר כניסות RGB בו זמנית תגרום למספר נוריות LED להאיר עם תערובת הצבעים המתקבלת. אתה יכול להשתמש בקופצים מנקבה לנקבה כדי לחבר את סיכות הכותרת RGB לסיכות GPIO לבחירתך. אם אתה מחבר את הנורית לסיכת GPIO בעלת יכולות PWM, תוכל לשנות את בהירות הנורית על ידי שינוי זמן הנמוך של PWM. אני אוהב להשתמש בנורות הלדים כדי לעזור לי לאתר באגים על הקוד שעליו אני עובד.
שלב 6: פריצת I2C
לוח הפריצה כולל ארבע שורות של סיכות כותרת עבור ממשק I2C. שתיים מהשורות הן ארבע סיכות כל אחת והן 3.3V ו- Gnd. שתי השורות האחרות הן חמישה סיכות כל אחת והן מיועדות ל- SDA ו- SCL. הסיכה הנוספת בכל אחת משורות אלה היא כך שתוכל להשתמש בשני כבלי מגשר נקבה לנקבה כדי לחבר את השורות לסיכות GPIO לבחירתך. ל- ESP32 יכולים להיות אותות SDA ו- SCL בכמה מהסיכות GPIO. עד ארבעה מכשירי 3.3V, I2C ניתנים לחיבור והפעלה מבלי להיעזר בכבלי שרשרת דייזי. אין נגדי pullup על אותות SDA ו- SCL על לוח הפריצה. נגדי ה- pullup צריכים להיות במכשירים שאתה מחבר לאוטובוס I2C.
הערה: למי שאינו מכיר I2C, נגדי זרימה נדרשים בשל סיכות ה- SDA וה- SCL שהן סיכות פתוחות, סיבובים דו-כיווניים פתוחים. ערך נגדי ה- pullup משפיע על קצב ההנפה והצלצולים באוטובוס.
שלב 7: כתב חומרים
כל הנגדים הם SMT 1206.
כל הקבלים הם SMT, מארז A, EIA 3216.
כל הכותרות ורצועות השקע הן בגובה 0.1 אינץ '(2.54 מ מ).
6 - כותרות זכריות של עשרים סיכות
6 - כותרות גבריות בעלות חמישה פינים
4 - כותרות זכר עם ארבע פינים
1 - כותרת גברית עם שלוש פינים
2 - כותרות זכר דו -סיכות
2 - רצועות שקעים נקבות של עשרים פינים
1 - לוח TB6612FNG, מגיע עם כותרות זכר לשניים, שמונה פינים
3 - 10uf קבלים טנטלום
נגד 1 - 10K
נגדים 2 - 2.2K
נגדים 5 - 1K
1 - AMS1117, 5V
1 - 5 מ מ, אנודה RGB LED נפוץ
3 - 3 מ מ גובה, שני פינים, מסופי בורג
אופציונאלי
3 - כותרות זכר דו -סיכות - לחיבור מחדש של וין, 3.3V ועקבות Gnd
שלב 8: עוטף הכל
זהו לוח פריצה מאוד תכליתי ESP32 עם התכונות הנפוצות ביותר הנדרשות על ידי רובוטים פשוטים המובנים בלוח הפריצה.
לוח הפריצה אינו מוגבל לערכות dev ESP32. ניתן להשתמש בכל לוח מיקרו -בקר בעל שורות כפולות של עד עשרים סיכות על מרווח אינץ 'אחד. לוח ESP8266 או לוח LPC1768 יתאים. אתה יכול להרכיב את הלוח ללא לוח הבת TB6612FNG ולהשתמש בו כדי לפרוץ רק את ה- GPIO. הלוח נותן לך הרבה אפשרויות כיצד להשתמש בו.
אם יצרת חלק מלוחות אלה, אל תסיר את השם 'הנדסת מקדון' מהלוחות. אתה רשאי להשתמש בלוחות אלה באופן חופשי לכל יישום שאינו מסחרי. אם אתה עושה את הלוח ומשתמש בו אעריך צעקה ממה השתמשת בו. אני מקווה שתמצא את הלוח שימושי.