ESP32 モータドライバボード Rev2

概要
販売先
回路図
基板レイアウト
開発環境
サンプルプログラム
使用上の注意点・免責事項

概要

ESP32を使用した汎用のモータドライバボードをスイッチサイエンスとAmazonにて販売しています。従来販売していたRev1はEOLとなり、今後はRev2のみの取り扱いとなります。基本的な機能/性能はRev1と同等ですが、SMDパーツのリフロー実装、PCBパターン変更により、ボード信頼性が向上しております。
Rev1からの主な変化点は以下の通りです。

ネジ穴位置の変更 (3端子レギュレータネジ穴)
LED位置の変更 (L1, 赤)
ヒューズは未実装(出荷時は飯田ショート済み)。パターンは準備してありますので必要に応じてマウントしてください。ロットによってはヒューズが実装されている場合があります。

本ボードはESP32をコアとして、ブラシモータ、2相ステッピングモータ、3相ステッピングモータ、サーボモータなど、複数種類のモータに対応できるようHブリッジを3回路搭載しています。ESP32から直接Hブリッジを制御するシンプルな構成としており、ソフトウェアの変更だけで様々なモータに対応可能です。
また、電流検出用のセンス抵抗を搭載しているため、モータ駆動電流のモニタリングも可能です。電源周りには整流ダイオード、ヒューズ（出荷時未実装：ハンダショート）、バリスタ、耐圧26Vの3端子レギュレータを備え、車載での利用も想定した設計になっています。
ESP32にはBluetoothやWiFiなどの無線機能が搭載されているため、スマートフォンからモータをコントロールするといった用途にも最適です。遠隔操作でサーボやモータを自由にコントロールできるので、手軽にラジコンやロボットを制作できます。さらに、本ボードはサスペンションコントロールシステムにも使用されています。

販売先

回路図

Parameter	記号	Condition	Min	Typ	Max	Unit	Comment
電源電圧	Vdd		5	12	20	V
消費電流	Idd	Iout=900mA, ESP32=100mA		1		A	Application, Motorに依存
ロジック入出力電圧H	VL(H)			3.3		V
ロジック入出力電圧L	VL(L)			0		V
モータ出力電流	Iout			1	(3)	A	モータドライバデータシートを確認すること。
モータ出力CH数	Nch			3		ch
ESP32		ESP32 4MB	–	–	–	–
基板サイズ		35x64x12(H)	–	–	–	mm	ケース：テイシン電機 TB-51推奨

Data Sheet

ESP32を使用したモータドライバボードです。メインCPUにESP32を用い、Toshiba製 TB67H450FNG を3個実装しているため、ブラシモータ、2相ステッピングモータ、3相ステッピングモータ、サーボモータなど、複数のモータに対応可能です。HTB67H450FNGには1チャンネル分のHブリッジと制御回路が含まれており、本ボードはダイレクトPWM制御(TB67H450FNGデータシート参照)を前提とした構成となっています。ESP32から直接PWM制御を出力するシンプルな仕組みで、ソフトウェアを変更するだけで様々な種類のモータに対応できます。0.47Ωの電流センス抵抗を搭載しており、ESP32のADCを使用してモータ駆動電流をモニタすることが可能です。CMOS構造のチップを多用しているため、基本的なラッチアップ対策は当然のこと、電源周りは整流ダイオード、ヒューズ、バリスタ、耐圧26Vの3端子レギュレータを備え、車載(12V)での使用も想定した作りになっています（ただし、車載使用を保証するものではありません）。ヒューズに関しては出荷時は未実装(ハンダショート)となっており、使用環境に応じて最適なヒューズを選択してください。回路図中(F1, F2)には推奨型番を記載していますが、あくまでモータドライバおよびESP32の破壊を防ぐ目的の値となります。ESP32のFファームウェア(F/W)の書き換えは、ISPコネクタ(SV3)を通じて行うことができます。ISPに必要な信号(EN, RX, TX, IO0, IO15, +3.3V, GND)にアクセス可能です。出荷時はOTA用のF/Wが書き込まれているため、ESP32専用ライタを使用せずにWi-Fi経由でF/Wを書き換えすることも可能です。

基板レイアウト

本ボードのSV1, SV2, SV3, SV4各コネクタはもちろん、コネクタ間のピッチも全て2.54mmの倍数となっています。そのため、ピンヘッダを利用して2.54ピッチのユニバーサル基板へそのまま実装することが可能です。
ESP32およびHTB67H450FNGのE-PAD部分は、PCB裏面からハンダを流し込める設計としており、手付け実装を考慮したパターンとなっています。
SW1, SW2, SW3のショート/オープン設定によって、電流センス抵抗(R12)の有無やIC1/IC2/IC3のコンフィグレーションを切り替えることができます。例えば、IC1でサーボコントロール、IC2/3で2相ステッピングモータコントロール(電流センス有)といった形で、用途に合わせた柔軟な構成が可能です。
基板設計においては、配線は全てダブルビア以上を採用し、信頼性を高めています。
外形は35x64x12(H)mmでテイシン電機製ケース TB-51にぴったりのサイズとなっています。

開発環境

本製品は、ESP32向けにファームウェア開発が可能な環境であれば問題なくご利用いただけます。ここでは簡単な例として、Arduino環境での利用手順をご紹介します。

Arduino環境を準備する際は、Arduino IDE の Board Manager から「esp32」を選択し、インストールしてください。
https://github.com/espressif/arduino-esp32

Arduino GUIより、Board->ESP32 Arduino->ESP32 Dev Moduleと選択すれば準備完了です。

出荷時点でOTAコードを含んだF/Wが書き込まれていますので、Wi-Fi経由でF/Wを書き換えできるようになっています。電源を入れると以下のWi-Fiアクセスポイント(AP)がPCから見えるようになります。APにssid/passを使ってLoginした後、Arduino GUIから192.168.10.1のリモートポートを選択すればF/Wの書き換えが可能です。

// WiFi Setting for OTA
const char *ssid = "OTA_AP";
const char *pass = "password";
const IPAddress ip(192, 168, 10, 1);

サンプルプログラム

Arduino Sample Program

DCブラシモータ — マブチのDCモータを想定したサンプルプログラムです。
OTA — Over The Airのサンプルプログラムです。
Bluetooth Classic Uart — Bluetooth ClassicでUart通信をするサンプルプログラムです。
Bluetooth Low Energy Uart
2相ステッピングモータ
3相ステッピングモータ
サーボモータ
データロガー(SDカード)

Reference Project

使用上の注意点・免責事項

本製品に搭載されているICはCMOSプロセスを採用しており、取り扱いによってはラッチアップを起こす可能性があります。開発・デバッグ中にI/Oへ直接アクセスすると破損につながる場合がありますので、必要に応じて直列抵抗を挟むなどのラッチアップ対策を行ってください。
モータから発生する逆起電力によってICの最大定格を超える場合があります。F/Wの構成やモータの特性により逆起電力の大きさは変化するため、必ず実使用環境において波形を確認し、定格を超えていないことを確認してください。
ESP32やTB67H450FNGがラッチアップや破損を起こした場合、チップが高温となり焼損に至る可能性があります。人身事故や物損事故につながる用途では使用を避けてください。
最大定格や詳細な注意事項については必ずESP32、HTB67H450FNGの仕様書をご参照ください。
出荷時には各I/Oの動作テストおよびOTA書き込みチェックを行っております。万が一初期不良がございましたら、商品到着から14日以内にご連絡いただければ交換対応いたします。