ESP32 Dual H Bridge Breakout Board: 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu proje, bir sonraki robotunuzun beyni olarak tasarlanmış bir ESP32 Breakout panosu içindir. Bu kurulun özellikleri;

• Bir inçlik merkezlerde yirmi pime kadar iki sıraya sahip herhangi bir ESP32 geliştirme kitini barındırabilir.
• TB6612FNG çift H köprülü DC motor denetleyici ek kartını monte etmek için bir yer.
• Her motor bağlantısı için iki vidalı terminal bloğu.
• Vin & Gnd için iki vidalı terminal bloğu ve beş başlık pimi seti
• İki sıra yirmi GPIO koparma pimi.
• Yankı çıkışında voltaj bölücüler bulunan iki HC-SR04 Sonar sensörü için başlıklar.
• Sınırlayıcı dirençlere sahip üç renkli, ortak bir anoda, LED'e bağlanmak için bir başlık.
• 5V ve Gnd için beş başlık pinli 5V, 1A voltaj regülatörü.
• Her bağlantı için 3.3V ve Gnd ile I2C bağlantıları için dört başlık seti.
• Tüm bileşenler devre kartının bir tarafına monte edilir.

Kartın fiziksel boyutu 90mm x 56mm, iki taraflıdır. Bu, çoğu karton üreticisinin düşük maliyetli prototipleri için 100 mm x 100 mm boyut sınırları içinde kalıyor.

Bu panolardan birini yapmak için gereken tüm dosyalar burada github'da bulunabilir.

Kart, her birinde iki sıra on sekiz pim bulunan DOIT ESP32 DEVKIT V1 etrafında tasarlandı. Kartın arka tarafında kolayca kesilen izler, özel 5V, Gnd ve 3.3V pinlerini ilgili veri yollarından ayırmanıza olanak tanır. Daha sonra bu lokasyonlardaki pinleri GPIO olarak kullanabilir ve jumper kullanarak 5V, Gnd ve 3.3V busları kullanmakta olduğunuz ESP32 dev kit üzerinde uygun pinlere bağlayabilirsiniz.

ESP geliştirme kitini monte etmek için iki sıra yirmi delik sağlanmıştır. Dişi soket şeritleri satın almanızı ve deliklere lehimlemenizi tavsiye ederim. Bu şekilde, ESP32 geliştirme kitini istediğiniz zaman çıkarabilir ve başka bir kit ile değiştirebilirsiniz. Ayrıca soket şeritlerinin kullanılması, geliştirme kitinin altına monte edilen parçalar için bol miktarda boşluk sağlar. Kırk adet pin başlığı ve soket şeridi satın almayı ve sonra onları boyutlarına göre kesmeyi seviyorum. Bu, maliyetleri düşürmeye yardımcı olur. Dişi soket şeritlerini iki soket arasında kesemezsiniz, kesmek için bir soketi 'yakmanız' gerekir. Başka bir deyişle, kırk pimli dişi soket şeridi, iki yirmi pimli şerit halinde kesilemez. Kırk iğneli dişi soket şeridi, yirmi iğneli şerit ve on dokuz iğneli şerit halinde kesilebilir.

Adım 1: TB6612FNG Çift H Köprüsü

TB6612FNG, bir step motoru veya iki DC hobi motorunu (fırçasız motorları değil) çalıştırabilen çift H köprüsü, motor kontrolörüdür. Hazır bulunan küçük, ucuz, dişli motorları sürmek için idealdir. Devre kartında, TB6612FNG'ye sahip bir ek kartı monte etmek için bir yer vardır. Kullanmayı seçtiğim TB6612FNG kartı birkaç yerden temin edilebilir; Sparkfun (p/n ROB-14451, Mouser ve Digikey ayrıca Sparkfun kartını da satar), Pololu (p/n 713), EBay, Aliexpress ve Gearbest. Fiyatlar yaklaşık bir dolar ile beş dolar arasında değişmektedir.

Her DC motor sürücüsü üç GPIO pini kullanır. İki GPIO pini motor durumunu belirler; ileri, geri, yanaşma ve fren. Üçüncü GPIO pini, motor hızını kontrol etmek için PWM'dir. Yedinci bir GPIO pini STBY pinini çalıştırır. TB6612FNG için kontrol sinyalleri, ESP32 GPIO koparma pinlerine fiziksel olarak bağlanmıştır. Hangi GPIO pinlerinin kullanılacağı, kullandığınız ESP32 Dev Kit'in tadına göre belirlenir. Kablolu pinler, çoğu ESP32 Dev Kit'teki GPIO PWM ve Çıkış pinleri ile hizalanmaları için dikkatle seçilmiştir.

Motorlar, Motor A ve Motor B olarak etiketlenmiş iki adet pim vidalı terminal bloğu kullanılarak bağlanır. Devre kartının her iki tarafında birer tane. Motorların gücü, ya iki pimli vidalı terminal bloğu ya da devre kartının Vin etiketli bir ucundaki bir dizi erkek başlık tarafından sağlanır. Vin, 6V ila 12V arasında herhangi bir DC voltajı olabilir. 5V, 1A voltaj regülatörü, Sonar sensörlerine güç sağlamak için Vin voltajını 5V'a dönüştürür.

DOIT Dev KIT, 30 pimli (bir yanda 15) ve 36 pimli (bir yanda 18) olmak üzere iki boyutta gelir. Her iki geliştirme kitinin bağlantılarını aşağıda listeledim.

30 pinli geliştirme kiti - 36 pinli geliştirme kiti

AIN1 - 25 - 14 - motor A için yön kontrolü

AIN2 - 26 - 12 - motor A için yön kontrolü

PWMA - 27 - 13 - motor A için hız kontrolü

STBY - 33 - 27 - her iki motoru da durdurur

BIN1 - 16 - 15 - B motoru için yön kontrolü

BIN2 - 17 - 2 - motor B için yön kontrolü

PWMB - 5 - 4 - motor B için hız kontrolü

2. Adım: GPIO Pinleri

Kartta, GPIO koparma için iki set yirmi pin başlığı vardır. Her bir GPIO başlığı seti, 3.3V için yirmi pin ve Gnd için yirmi pin içerir. 3.3V pinleri, GPIO pinleri ile Gnd pinleri arasında bulunur. Bu yapılandırma, geriye doğru takılırsa bir şeyin patlama olasılığını azaltır. Bir GPIO pinine bağlamak istediğiniz hemen hemen her şey, 3.3V veya Gnd bağlantısı veya her ikisini birden gerektirir. Üç sıralı konfigürasyon, her bağlantı için her zaman bir güç ve Gnd pinine sahip olduğunuz anlamına gelir.

DOIT Geliştirme Kiti dışında bir ESP32 geliştirme kiti kullanıyorsanız, DOIT Geliştirme Kitinden farklı konumlarda Vin, 3.3V ve Gnd pinleri olabilir. Breakout board'un arka tarafında Vin, 3.3V ve Gnd pinlerini ilgili veri yollarından izole etmek için kesilebilen izleri kolayca keser. Ardından, ESP32 Dev Kit'inizin Vin, 3.3V ve Gnd pinlerini uygun veri yollarına bağlamak için jumper kabloları kullanabilirsiniz. 3.3V pinler, standart iki pinli kısa devre fişleri kullanılarak bağlanabilir. Gnd pin bağlantıları için, üç pinli DuPont kovanı, iki dişi sıkma pini ve kısa bir tel parçası kullanarak birkaç jumper yaptım. Dişi pimleri telin her iki ucuna kıvırdıktan sonra, onları üç pimli kabuğun uç yuvalarına yerleştirdim.

Kestiğiniz transları yeniden birleştirmek isterseniz, her birinin bir dizi açık deliği vardır. Deliklere U şeklinde bir atlama teli lehimleyebilir veya iki pinli bir başlık ekleyebilir ve çıkarılabilir bir jumper yapmak için standart bir iki pinli kısa devre fişi kullanabilirsiniz.

Uyarı kelimesi. ESP32 geliştirme kitindeki 3.3V regülatör, ESP32 ve 3.3V veriyoluna bağladığınız tüm çevre birimleri için 3.3V sağlamak için kullanılır. Regülatörün 1A limiti vardır. Vin voltajı ne kadar yüksekse ve o kadar fazla akım çekerseniz regülatörün ısınmasına neden olur. LED şeritler veya 3.3V ile servo motorlar gibi yüksek akımlı cihazları sürmeye çalışırken bunu aklınızda bulundurun. Cayrolar, hızlandırıcılar ve ADC dönüştürücüler gibi birkaç I2C cihazı sorun olmamalıdır.

3. Adım: Vin

Vin, motorlar ve 5V regülatör için giriş voltajıdır. Vin, 5V ile 12V arasında herhangi bir voltaj olabilir. Vin için 5V kullanıyorsanız, yerleşik 5V regülatörün çıkış voltajı 5V olmayacaktır. Bunun nedeni, 5V regülatörünün 5V'a ayarlamak için 5V'den daha yüksek bir voltaja sahip olması gerektiğidir.

Vin, ESP32 geliştirme kitindeki 3.3V regülatöre giriş voltajı olarak da kullanılır.

ESP geliştirme kiti referans tasarımı, USB voltajını geliştirme kitinin Vin pinindeki voltajdan izole etmek için bir diyot içerir. Diyot, Vin voltajının USB voltajını sürmeye çalışmamasını ve ESP32 geliştirme kitindeki USB'den Seriye köprü çipinin yalnızca USB voltajıyla beslenmesini sağlar. Bu, devre kartının Vin'ine 5V'tan daha yüksek bir voltaj kaynağı bağlayabileceğiniz ve aynı anda hiçbir şeyi yok etme korkusu olmadan USB bağlantısını kullanabileceğiniz anlamına gelir. ESP32 dev kitindeki voltaj regülatörü, devre kartında kullanılan voltaj regülatörü ile aynı ailedendir. Bu, aynı giriş voltajı aralığını işleyebilecekleri anlamına gelir.

Motorları çalıştıran pil takımını Vin terminallerine bağlayın, bu aynı zamanda ESP32'ye ve bağladığınız çevre birimlerine de güç sağlayacaktır.

Adım 4: HC-SR04 Sonar Sensörleri

Popüler HC-SR04 Sonar sensörünün bağlantısı için iki adet dört pinli başlık sağlanmıştır. Başlıklar, motor vidalı terminal bloklarının yanında, devre kartının karşı taraflarında bulunur. Başlıklar, HC-SR04 ile bire bir bağlantı için ayarlanmıştır.

HC-SR04, 5V'luk bir cihazdır. 5V ile beslenir ve çıkış (Eko) sinyali 5V seviyelerindedir. ESP32, 3.3V GPIO'ya sahiptir ve 5V toleranslı değildir. Bu nedenle, HC-SR04'ün 5V çıkışını ESP32'nin 3.3V seviyesine düşürmek için bir çeşit voltaj seviyesi dönüştürücüye ihtiyacınız var. Seviye dönüşümünü gerçekleştirmek için devre kartında, HC-SR04 Yankı sinyallerinin her biri için basit bir voltaj bölücü bulunur. Bir ESP32 GPIO pininin HC-SR04'ün Trig sinyalini sürmesi için seviye dönüşümü gerekmez.

HC-SR04 için dört pinli başlık, sensör için 5V ve Gnd bağlantılarını sağlar. 5V, devre kartındaki 5V regülatör tarafından sağlanır.

HC-SRO4'e bağlanmak için dört pinli bir başlık sağlanırken, HC-SR04'ün Echo ve Trig sinyallerini ESP32'ye bağlamak için iki pinli bir başlık sağlanır. Bu şekilde hangi GPIO pinlerinin kullanılacağını seçebilirsiniz. Bağlantıları yapmak için dişi-dişi atlama telleri kullanın. T, Trig girişidir ve E, voltaj düzeyine dönüştürülmüş Yankı çıkış sinyalidir.

Başka bir 5V sensörü bağlamak için HC-SR04 başlığını kullanmak mümkün olmalıdır. 5V sensörünün çıkışını Echo girişine bağlayın ve onu 3,3V sinyale dönüştürmek için voltaj bölücüyü kullanın. Voltaj bölücü, yavaş geçişlere sahip sinyalleri işleyecektir. Yüksek hızlı geçişler için aktif voltaj seviye dönüştürücü kullanmalısınız. Voltaj bölücüye ve ardından ESP32'deki bir analog girişe bir analog sinyal bağlarsanız, sayım başına volt hesaplanırken voltaj salınımının sıfır ila 5V değil, sıfır ila 3,3V olacağını hesaba katmalısınız.

Örneğin, bir Vishay TSOP34838 IR sensörünü HC-SR04 başlığının 5V, Gnd ve Echo pinlerine bağlayabilirsiniz (Yankı, sensörün çıkış pinine bağlıdır). Ardından, 38KHz taşıyıcı kullanan herhangi bir IR uzaktan kumandadan IR komutları alabilmeniz gerekir.

Adım 5: Üç Renkli LED

Üç renkli LED, 5 mm'lik bir ortak anot, açık delikli RGB LED'dir. Akım sınırlama dirençleri sağlanır ve ortak anot 3.3V veriyoluna bağlanır. LED'i kullanmak için RGB olarak etiketlenmiş üç pimli bir başlık sağlanmıştır. RGB pinlerinden birindeki düşük seviyeli bir sinyal, LED'i o renkle yakacaktır. Aynı anda birden fazla RGB girişi sürmek, sonuçta ortaya çıkan renk karışımıyla birden fazla LED'in yanmasına neden olur. RGB başlık pinlerini seçtiğiniz GPIO pinlerine bağlamak için dişi-dişi jumper'ları kullanabilirsiniz. LED'i PWM özelliklerine sahip bir GPIO pinine bağlarsanız, PWM düşük süresini değiştirerek LED'in parlaklığını değiştirebilirsiniz. Üzerinde çalıştığım kodda hata ayıklamama yardımcı olması için LED'leri kullanmayı seviyorum.

Adım 6: I2C Koparma

Ara kartında, I2C arayüzü için dört sıra başlık pini bulunur. Sıralardan ikisi her biri dört pinli ve 3.3V ve Gnd'dir. Diğer iki sıra, her biri beş pindir ve SDA ve SCL içindir. Bu sıraların her birindeki ekstra pin, sıraları seçtiğiniz GPIO pinlerine bağlamak için iki dişi-dişi atlama kablosu kullanabilmeniz içindir. ESP32, birkaç GPIO pininde SDA ve SCL sinyallerine sahip olabilir. Dört adede kadar 3,3 V, I2C cihazı, zincirleme kablolara başvurmadan bağlanabilir ve çalıştırılabilir. Devre kartında SDA ve SCL sinyallerinde çekme dirençleri yoktur. Çekme dirençleri, I2C veriyoluna bağladığınız cihazlarda olmalıdır.

Not: I2C'ye aşina olmayanlar için, SDA ve SCL pinlerinin açık drenajlı, üç durumlu, çift yönlü pinler olması nedeniyle çekme dirençleri gereklidir. Çekme dirençlerinin değeri, veriyolundaki dönüş hızını ve çalmayı etkiler.

Adım 7: Malzeme Listesi

Tüm dirençler SMT 1206'dır.

Tüm kapasitörler SMT, durum A, EIA 3216'dır.

Tüm başlıklar ve soket şeritleri 0,1 inç (2,54 mm) aralıklıdır.

6 - yirmi pinli erkek başlık

6 - beş pinli erkek başlık

4 - dört pinli erkek başlık

1 - üç pimli erkek başlık

2 - iki pimli erkek başlık

2 - yirmi pimli dişi soket şeritleri

1 - TB6612FNG kartı, iki adet sekiz pimli erkek başlık ile birlikte gelir

3 - 10uf Tantal kapasitörler

1 - 10K direnç

2 - 2.2K dirençler

5 - 1K dirençler

1 - AMS1117, 5V

1 - 5 mm, ortak anot RGB LED

3 - 3 mm aralıklı, iki pimli, vidalı terminaller

İsteğe bağlı

3 - iki pimli erkek başlık - kesilmiş Vin, 3.3V ve Gnd izlerini yeniden bağlamak için

8. Adım: Her Şeyi Sarmak

Bu, devre kartına yerleşik basit robotların gerektirdiği en yaygın özelliklere sahip çok yönlü bir ESP32 devre kartıdır.

Breakout board, ESP32 dev kitleriyle sınırlı değildir. Bir inç aralıkta yirmi pime kadar çift sıraya sahip herhangi bir mikrodenetleyici kartı kullanılabilir. Bir ESP8266 veya bir LPC1768 kartı sığabilir. Kartı TB6612FNG ek kartı olmadan monte edebilir ve yalnızca GPIO'yu çıkarmak için kullanabilirsiniz. Pano, onu nasıl kullanacağınız konusunda size birçok seçenek sunar.

Bu panolardan bazılarını yaptırdıysanız, panolardan 'Makedon Mühendisliği' adını çıkarmayın. Bu panoları ticari olmayan herhangi bir uygulama için özgürce kullanabilirsiniz. Tahtayı yapar ve kullanırsanız, onu ne için kullandığınızdan bahsetmekten memnuniyet duyarım. Umarım tahtayı faydalı bulursunuz.