Шилд для ESP32 DevKitC v.4

• Электросхема
• Сборка платы
• Что нужно для проекта

Как следует из названия сайта, он посвящен Arduino и проектам на его основе. При этом за базу взята конкретная плата - Arduino UNO. Это хорошая плата за исключением одного "НО" - очень маленькая память - всего 32 КБ. Это нестрашно, если в проект входит одно несложное периферийное устройство (датчик), а вся коммуникация с контроллером (ввод параметров) осуществляется непосредственно из скетча. Но если вы подключите несколько сложных устройств, которые требуют включения в скетч библиотек, а общение с платой построите на интерфейсе "кнопки - LCD-экран", то памяти вам может не хватить.

По этой причине мне пришлось урезать функционал нескольких моих проектов. Но со временем пришло понимание, что нужно как-то решать эту проблему, и таким решением стало использование платформы на базе ESP32. Ее главный плюс - скетчи для нее можно писать в среде Arduino IDE, а старые программы, сделанные под Arduino, практически не требуют изменений для работы в ESP32.

Шилд для ESP32 DevKitC v.4

Да, ESP32 требует питание напряжением 3,3 В, а Arduino UNO и его периферия - 5 В. Но на самом деле 5 В нужно только для силовой части устройств для Arduino, коммуникация прекрасно работает и на 3,3 вольтовой логике. Например, вы можете запитать пины VCC и GND реле или дисплея 16х2 с шиной I2C от 5 В, а пины IN, SDA, SCL соединить напрямую с ESP32, где логика работает на 3,3 В.

Чтобы сделать работу с ESP32 удобной, на этой страничке представлен шилд, который состоит из следующих частей :

• разъем под плату ESP32 на 38 пинов
• разъем под конвертер логических уровней (3,3 - 5 В) на четыре канала
• блок питания 3,3 В
• блок питания 5 В
• гребенка питания 3,3 В VCC-GND на 19 потребителей
• гребенка питания 5 В VCC-GND на 10 потребителей
• индикация о наличии питания 3,3 В и 5 В
• разъем питания "мама" 5,5 х 2,1 мм

Блок-схема шилда для ESP32 DevKitC v.4

Питание шилда : 7-40 В. Необходимое напряжение выставляется потенциометрами.

Главными компонентами шилда являются два блока питания (3,3 В и 5 В), построенные на регуляторе напряжения LM317. Подробно этот регулятор описывается на отдельной страничке. Кроме этого, в схему включены два индикатора наличия питания.

Электросхема прибора представлена ниже.

Электросхема шилда для ESP32 DevKitC v.4

Обратите внимание, я не стал подводить питание 3,3 В и 5 В непосредственно к разъемам, куда будет вставляться плата ESP32. Потому что модификаций плат ESP32 много, у них разное количество пинов, расположение питающих пинов отличается, есть платы с возможностью питаться как 3,3 В, так и 5 В, а в этом случае одновременное питание разными напряжениями запрещено. К тому же это позволяет устанавливать контроллер в двух положениях на выбор. Для подвода питания вам просто придется воспользоваться перемычкой.

Схема пайки элементов шилда представлена на рисунке ниже. За базу взята макетная плата 80х90 мм. Конечно вы можете расположить элементы по другому и более компактно.

Схема пайки шилда для ESP32 на макетной плате

Примечания :

1. Регулятор LM317 соединяется с радиатором через термопасту. ВНИМАНИЕ!!! Если микросхема LM317 выполнена в корпусе TO-220, то ее язычок соединен с выводом OUT, то есть при прямом соединении с радиатором, последний будет под выходным напряжением. Если вы боитесь короткого замыкания, изолируйте регулятор от радиатора или сам радиатор от случайного касания.
2. Эта сборка рассчитана на небольшую нагрузку (до 0,5 А), поэтому размер радиатора небольшой. Если вы хотите длительно использовать максимальный ток (1,5 А), увеличьте соответственно площадь радиатора.
3. Для питания шилда имеется штекер 5.5x2.1 мм (мама)
4. Конденсаторы C2 и С3 электролитические, соблюдайте полярность.
5. Мощность резистора R1 не менее 0,5 Ватт.
6. Подстроечный резистор также должен иметь мощность не менее 0,5 Ватт. Здесь применен трехвыводной многооборотный потенциометр типа 3296. Один вывод не используется. Еще до пайки подберите такое положение резистора, чтобы вращение регулировочной головки соответствовало изменению напряжения на выходе : по часовой - увеличение, против часовой - уменьшение.
7. Светодиоды 5 мм. Соблюдайте полярность.

Шилд для ESP32 DevKitC v.4

• макетная плата под пайку 80х90 мм - 1 шт
• микросхема LM317 (datasheet) в корпусе TO-220 - 2 шт
• диод 1N4001 (datasheet) в корпусе DO-41 - 4 шт
• радиатор - 2 шт
• резистор подстроечный многооборотный типа 3296 (datasheet) на 5К - 2 шт
• резистор 240 Ом (0,5 Вт) - 2 шт
• резистор 220 Ом (0,25 Вт) - 2 шт (номинал этих резисторов подбирайте под светодиоды)
• конденсатор электролитический 10 мкФ (не менее 50 вольт) - 2 шт
• конденсатор электролитический 33 мкФ (не менее 50 вольт) - 2 шт
• конденсатор керамический 100 нФ - 2 шт
• провод типа AWG - 10 см
• штыревой соединитель - 108 шт
• разъем PBS - 50 шт
• термопаста
• штекер питания 5.5x2.1 мм (мама)
• светодиод 5 мм - 2 шт