جدول المحتويات:
2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56
هذا المشروع مخصص للوحة Breakout ESP32 المصممة لتكون عقول الروبوت التالي. ميزات هذا المنتدى هي ؛
- يمكن أن تستوعب أي مجموعة أدوات ESP32 التي تحتوي على صفين يصل طولهما إلى عشرين سنًا في مراكز بوصة واحدة.
- مكان لتركيب لوحة ابنة وحدة تحكم محرك DC مزدوجة الجسر TB6612FNG.
- كتلة طرفين لولبيين لكل وصلة محرك.
- كتلة طرفين لولبيين ومجموعة من خمسة دبابيس رأسية لـ Vin & Gnd
- صفان من عشرين سنًا للكسر GPIO.
- رؤوس لاثنين من مستشعرات سونار HC-SR04 ، مع فواصل جهد على خرج Echo.
- رأس للتوصيل بثلاثة ألوان ، أنود مشترك ، LED مع مقاومات محدودة.
- منظم جهد على اللوحة 5 فولت ، 1 أمبير مع خمسة دبابيس رأسية لـ 5 فولت و Gnd.
- أربع مجموعات من الرؤوس لتوصيلات I2C بجهد 3.3V و Gnd لكل اتصال.
- يتم تثبيت جميع المكونات على جانب واحد من لوحة الدائرة.
الحجم المادي للوحة هو 90 مم × 56 مم ، على الوجهين. هذا يضعه جيدًا ضمن حدود الحجم 100 مم × 100 مم لمعظم النماذج الأولية منخفضة التكلفة لصانعي اللوحات.
يمكن العثور على جميع الملفات المطلوبة لإنشاء إحدى هذه اللوحات على github هنا.
تم تصميم اللوحة حول DOIT ESP32 DEVKIT V1 الذي يحتوي على صفين من ثمانية عشر دبوسًا لكل منهما. تتيح لك آثار القطع بسهولة على الجزء الخلفي من اللوحة فصل المسامير المخصصة 5V و Gnd و 3.3V عن الحافلات الخاصة بها. بعد ذلك ، يمكنك استخدام المسامير الموجودة في هذه المواقع مثل GPIO وباستخدام وصلات العبور ، قم بتوصيل حافلات 5V و Gnd و 3.3V بالمسامير المناسبة في مجموعة أدوات ESP32 التي تستخدمها.
يتم توفير صفين من عشرين فتحة لتركيب مجموعة أدوات ESP. أوصي بشراء شرائط مقابس نسائية ولحامها في الثقوب. بهذه الطريقة يمكنك إزالة مجموعة أدوات ESP32 واستبدالها بأخرى في أي وقت. أيضًا ، يوفر استخدام شرائط المقبس مساحة كبيرة للأجزاء المثبتة أسفل مجموعة الأجهزة. أرغب في شراء أربعين شريحة رأس ومأخذ توصيل ثم قصها حسب الحجم. هذا يساعد على تقليل التكاليف. لا يمكنك قطع شرائط التجويف الأنثوية بين مآخذين ، يجب عليك "حرق" مقبس لقطعها. بعبارة أخرى ، لا يمكن قطع شريط مقبس نسائي بأربعين دبوسًا إلى عشرين شريطًا. يمكن قطع شريط مقبس أنثى ذو أربعين دبوسًا إلى شريط من عشرين دبوسًا وشريطًا من تسعة عشر دبوسًا.
الخطوة 1: جسر TB6612FNG Dual H
إن TB6612FNG عبارة عن جسر H مزدوج ، وحدة تحكم في المحرك يمكنها قيادة محرك متدرج واحد أو محركين هواية يعمل بالتيار المستمر (وليس محركات بدون فرش). إنه مثالي لقيادة المحركات الصغيرة غير المكلفة والموجهة المتوفرة بسهولة. للوح الكسر مكان لتركيب لوحة ابنة بها TB6612FNG. لوحة TB6612FNG التي اخترت استخدامها متوفرة من عدة أماكن ؛ Sparkfun (p / n ROB-14451 و Mouser و Digikey يبيعان أيضًا لوحة Sparkfun) و Pololu (p / n 713) و EBay و Aliexpress و Gearbest. تختلف الأسعار من حوالي دولار واحد إلى خمسة دولارات.
يستخدم كل محرك DC ثلاثة دبابيس GPIO. يحدد دبابيس GPIO حالة المحرك ؛ إلى الأمام والخلف والساحل والفرامل. دبوس GPIO الثالث هو PWM للتحكم في سرعة المحرك. يقوم دبوس GPIO السابع بتشغيل دبوس STBY. إشارات التحكم الخاصة بـ TB6612FNG موصولة بأسلاك فصل ESP32 GPIO. يتم تحديد دبابيس GPIO المستخدمة من خلال نكهة ESP32 Dev Kit التي تستخدمها. تم اختيار المسامير ذات الأسلاك الصلبة بعناية بحيث تتماشى مع GPIO PWM ودبابيس الإخراج في معظم مجموعات ESP32 Dev.
يتم توصيل المحركات باستخدام كتلتين طرفيتين لولبيتين من نوع المسمار يسمى المحرك A والمحرك B. واحدة على كل جانب من لوحة الفصل. يتم إحضار الطاقة للمحركات إما عن طريق كتلة طرفية ثنائية المسمار أو مجموعة من الرؤوس الذكور على أحد طرفي لوحة الفصل ، والتي تحمل علامة Vin. يمكن أن يكون Vin أي جهد تيار مستمر من 6 فولت إلى 12 فولت. يقوم منظم الجهد 5V ، 1A بتحويل جهد Vin إلى 5V لتشغيل مستشعرات السونار.
يأتي DOIT Dev KIT بحجمين ، 30 سنًا (15 على الجانب) و 36 سنًا (18 على الجانب). لقد قمت بإدراج الاتصالات لكل من مجموعات التطوير أدناه.
30 دبوس ديف كيت - 36 دبوس ديف كيت
AIN1 - 25 - 14 - التحكم في الاتجاه للمحرك أ
AIN2 - 26 - 12 - التحكم في الاتجاه للمحرك أ
PWMA - 27 - 13 - التحكم في سرعة المحرك أ
STBY - 33 - 27 - يوقف كلا المحركين
BIN1 - 16 - 15 - التحكم في الاتجاه للمحرك ب
BIN2 - 17 - 2 - التحكم في الاتجاه للمحرك ب
PWMB - 5 - 4 - التحكم في سرعات المحرك ب
الخطوة 2: دبابيس GPIO
تحتوي اللوحة على مجموعتين من عشرين رأس دبوس لاختراق GPIO. تشتمل كل مجموعة من رؤوس GPIO على عشرين سنًا بجهد 3.3 فولت وعشرين سنًا لـ Gnd. توجد دبابيس 3.3 فولت بين دبابيس GPIO ودبابيس Gnd. يقلل هذا التكوين من احتمالية انفجار شيء ما إذا تم توصيله بشكل عكسي. تقريبًا كل شيء تريد توصيله بمنفذ GPIO يتطلب إما اتصال 3.3V أو Gnd أو كليهما. يعني تكوين الصفوف الثلاثي أن لديك دائمًا قوة ودبوس Gnd لكل اتصال.
إذا كنت تستخدم مجموعة أدوات ESP32 بخلاف مجموعة DOIT Dev Kit ، فقد تحتوي على دبابيس Vin و 3.3V و Gnd في مواقع مختلفة عن DOIT Dev Kit. لقد قطعت لوحة الاختراق بسهولة آثارًا على الجانب الخلفي يمكن قطعها لعزل دبابيس Vin و 3.3V و Gnd من الحافلات المعنية. يمكنك بعد ذلك استخدام أسلاك التوصيل لتوصيل دبابيس Vin و 3.3V و Gnd في ESP32 Dev Kit بالحافلات المناسبة. يمكن توصيل دبابيس 3.3 فولت باستخدام مقابس تقصير ثنائية قياسية. بالنسبة لتوصيلات Gnd pin ، قمت بتكوين عدد قليل من وصلات العبور باستخدام ثلاثة قذائف DuPont ذات دبابيس ، واثنين من دبابيس تجعيد الأنثى وقطعة قصيرة من الأسلاك. بعد عقص المسامير الأنثوية على كل طرف من طرفي السلك ، قمت بإدخالها في الفتحات الطرفية لقذيفة الدبوس الثلاثة.
إذا كنت تريد في أي وقت إعادة توصيل الغيبوبة التي قطعتها ، فلكل واحدة مجموعة من الثقوب. يمكنك إما لحام سلك توصيل على شكل حرف U في الفتحات أو إضافة رأسين من الدبوس واستخدام قابس تقصير قياسي ثنائي السن لإنشاء وصلة ربط قابلة للإزالة.
كلمة تحذير. يتم استخدام المنظم 3.3 فولت في مجموعة أدوات ESP32 لتوفير 3.3 فولت لـ ESP32 وأي أجهزة طرفية تقوم بتوصيلها بالناقل 3.3 فولت. المنظم له حد 1A. كلما زاد جهد Vin وزاد التيار الذي ترسمه سيؤدي إلى تسخين المنظم. ضع ذلك في الاعتبار عند محاولة تشغيل أجهزة عالية التيار مثل شرائط LED أو محركات مؤازرة بجهد 3.3 فولت. عدد قليل من أجهزة I2C مثل الجيروسكوبات والمسرعات ومحولات ADC يجب ألا تكون مشكلة.
الخطوة 3: فين
Vin هو جهد الدخل للمحركات ومنظم 5V. يمكن أن يكون Vin أي جهد من 5V إلى 12V. إذا كنت تستخدم 5V لـ Vin ، فلن يكون جهد خرج منظم 5V الموجود على اللوحة 5V. هذا بسبب أن منظم 5V يجب أن يكون لديه جهد أعلى من 5V للتنظيم إلى 5V.
يتم استخدام Vin أيضًا كجهد إدخال لمنظم 3.3 فولت في مجموعة أدوات ESP32.
يحتوي التصميم المرجعي لمجموعة أدوات ESP على صمام ثنائي لعزل جهد USB عن الجهد الموجود على دبوس Vin في مجموعة dev. يضمن الصمام الثنائي أن جهد Vin لا يحاول دفع جهد USB وأن شريحة الجسر USB-to-Serial في مجموعة أدوات ESP32 تعمل فقط بجهد USB. هذا يعني أنك بأمان لتوصيل مصدر جهد أعلى من 5 فولت بالفين الخاص بلوحة الاختراق واستخدام اتصال USB في نفس الوقت ، دون خوف من تدمير أي شيء. يكون منظم الجهد في مجموعة أدوات ESP32 من نفس عائلة منظم الجهد المستخدم في لوحة الكسر. هذا يعني أنه يمكنهم التعامل مع نفس النطاق من الفولتية المدخلة.
قم بتوصيل حزمة البطارية التي تشغل المحركات بأطراف Vin وستقوم أيضًا بتشغيل ESP32 وأي أجهزة طرفية قمت بتوصيلها.
الخطوة 4: مستشعرات السونار HC-SR04
يتم توفير رأسين من أربعة رؤوس لتوصيل مستشعر السونار HC-SR04 الشهير. توجد الرؤوس على جوانب متقابلة من لوحة الكسر ، بالقرب من كتل طرف برغي المحرك. تم إعداد الرؤوس للتوصيل الفردي مع HC-SR04.
HC-SR04 هو جهاز بجهد 5 فولت. يتم تشغيله بواسطة 5V وإشارة خرجه (Echo) عند مستويات 5V. يحتوي ESP32 على 3.3 فولت GPIO ولا يتحمل 5 فولت. لذلك أنت بحاجة إلى نوع من محول مستوى الجهد لتخفيض خرج 5 فولت من HC-SR04 إلى مستوى 3.3 فولت في ESP32. تحتوي لوحة الكسر على مقسم جهد بسيط لكل من إشارات صدى HC-SR04 لإجراء تحويل المستوى. لا يلزم تحويل المستوى لدبوس ESP32 GPIO لتشغيل إشارة Trig الخاصة بـ HC-SR04.
يوفر رأس الدبوس الأربعة لـ HC-SR04 توصيلات 5V و Gnd للمستشعر. يتم توفير 5V بواسطة منظم 5V على لوحة الاختراق.
بينما يتم توفير رأس ذو أربعة سنون للاتصال بـ HC-SRO4 ، يتم توفير رأسين لتوصيل إشارات Echo و Trig الخاصة بـ HC-SR04 بـ ESP32. بهذه الطريقة يمكنك اختيار أي دبابيس GPIO تريد استخدامها. استخدم أسلاك توصيل من أنثى إلى أنثى لإجراء التوصيلات. T هو مدخل Trig و E هو إشارة خرج Echo المحولة بمستوى الجهد.
يجب أن يكون من الممكن استخدام رأس HC-SR04 لتوصيل بعض مستشعرات 5V الأخرى. قم بتوصيل خرج مستشعر 5V بإدخال Echo واستخدم مقسم الجهد لتحويله إلى إشارة 3.3V. سيتعامل مقسم الجهد مع الإشارات ذات التحولات البطيئة. للتحولات عالية السرعة ، يجب استخدام محول مستوى الجهد النشط. إذا قمت بتوصيل إشارة تناظرية بمقسم الجهد ثم بمدخل تناظري على ESP32 ، فيجب أن تأخذ في الاعتبار أن تأرجح الجهد سيكون من صفر إلى 3.3 فولت ، وليس من صفر إلى 5 فولت عند حساب الفولت لكل عدد.
على سبيل المثال ، يمكنك توصيل مستشعر الأشعة تحت الحمراء Vishay TSOP34838 بدبابيس 5V و Gnd و Echo في رأس HC-SR04 (يتم توصيل Echo بدبوس إخراج المستشعر). ثم يجب أن تكون قادرًا على تلقي أوامر الأشعة تحت الحمراء من أي جهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء يستخدم ناقل 38 كيلو هرتز.
الخطوة 5: ثلاثي الألوان LED
LED ثلاثي الألوان هو 5 مم ، الأنود المشترك ، من خلال الفتحة ، RGB LED. يتم توفير مقاومات الحد الحالية ويتم توصيل الأنود المشترك بالناقل 3.3 فولت. يتم توفير رأس ثلاثي السنون المسمى RGB لاستخدام LED. ستضيء إشارة المستوى المنخفض على أحد دبابيس RGB مؤشر LED بهذا اللون. سيؤدي تشغيل العديد من مدخلات RGB في نفس الوقت إلى إضاءة مصابيح LED متعددة بمزيج الألوان الناتج. يمكنك استخدام وصلات العبور من أنثى إلى أنثى لتوصيل دبابيس رأس RGB بمسامير GPIO التي تختارها. إذا قمت بتوصيل مؤشر LED بدبوس GPIO الذي يحتوي على إمكانيات PWM ، فيمكنك تغيير سطوع مؤشر LED من خلال تغيير وقت PWM المنخفض. أحب استخدام مصابيح LED لمساعدتي في تصحيح أخطاء الكود الذي أعمل عليه.
الخطوة 6: I2C Breakout
تحتوي لوحة الاختراق على أربعة صفوف من دبابيس الرأس لواجهة I2C. اثنان من الصفوف عبارة عن أربعة دبابيس لكل منهما 3.3V و Gnd. الصفان الآخران عبارة عن خمسة دبابيس لكل منهما وهما SDA و SCL. الدبوس الإضافي في كل من هذه الصفوف هو أنه يمكنك استخدام كبلين توصيل من أنثى إلى أنثى لتوصيل الصفوف بمسامير GPIO التي تختارها. يمكن أن يحتوي ESP32 على إشارات SDA و SCL على العديد من أطراف توصيل GPIO. يمكن توصيل ما يصل إلى أربعة أجهزة I2C بقوة 3.3 فولت وتشغيلها دون اللجوء إلى الكابلات المتسلسلة. لا توجد مقاومات سحب على إشارات SDA و SCL على لوحة الاختراق. يجب أن تكون مقاومات السحب على الأجهزة التي توصلها بناقل I2C.
ملاحظة: بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية بـ I2C ، فإن مقاومات السحب مطلوبة نظرًا لأن دبابيس SDA و SCL هي دبابيس مفتوحة ، ثلاثية الحالة ، ثنائية الاتجاه. تؤثر قيمة مقاومات السحب على معدل الدوران والرنين في الحافلة.
الخطوة 7: فاتورة المواد
جميع المقاومات SMT 1206.
جميع المكثفات هي SMT ، الحالة A ، EIA 3216.
جميع الرؤوس وشرائط المقابس هي 0.1 بوصة (2.54 مم) الملعب.
6 - عشرين رأس ذكري
6 - خمسة رؤوس ذكر دبوس
4 - أربعة رؤوس ذكر دبوس
1 - رأس ثلاثة دبوس ذكر
2 - رأسان من الذكور
2 - عشرين شريحة مقبس أنثى
1 - لوحة TB6612FNG ، تأتي برأسين ذكور ثمانية دبوس
3 - 10 فائق التوهج مكثفات التنتالوم
1-10 كيلو المقاوم
2 - 2.2 كيلو مقاومات
5-1 كيلو مقاومات
1 - AMS1117 ، 5 فولت
1-5 مم ، الأنود المشترك RGB LED
3 - خطوة 3 مم ، دبوسان ، أطراف لولبية
اختياري
3 - رأسان ذكور دبوسان - لإعادة توصيل آثار Vin المقطوع و 3.3 فولت و Gnd
الخطوة 8: لف كل شيء
هذه لوحة اندلاع ESP32 متعددة الاستخدامات للغاية مع الميزات الأكثر شيوعًا التي تتطلبها الروبوتات البسيطة المدمجة في لوحة الاختراق.
لا تقتصر لوحة الاختراق على مجموعات تطوير ESP32. يمكن استخدام أي لوحة متحكم بها صفوف مزدوجة تصل إلى عشرين سنًا على مسافة بوصة واحدة. تناسب لوحة ESP8266 أو LPC1768. يمكنك تجميع اللوحة بدون اللوحة التابعة TB6612FNG واستخدامها لكسر GPIO فقط. تمنحك اللوحة الكثير من الخيارات حول كيفية استخدامها.
إذا كان لديك بعض من هذه اللوحات ، فلا تقم بإزالة اسم "مقدونيا للهندسة" من اللوحات. يمكنك استخدام هذه اللوحات بحرية لأي تطبيق غير تجاري. إذا قمت بصنع واستخدام اللوحة ، سأكون ممتنًا لما استخدمته من أجله. آمل أن تجد السبورة مفيدة.