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ESP32モジュールを使った汎用ユニットを作る

ESP32 Evo2タイプロボットを作る前に!
ESP32は単体のモージュールの他、Dev Kitが種々販売されていますが、Dev Kit類はサイズが大きくて
組み込み用としては不向きです。
小さいタイプとしてM5シリーズのM5 Stack Atom LiteやM5 Stamp pico Mateなど有りますが、
使用できるGPIOが少ない割に結構高価です。そこで、これらに準じたユニットを作る方法を紹介します。

オリジナルユニットと既存品の比較
上面:左端が今回作ったESP32を載せたユニットで、大きさはほぼAtom Liteと同じです。
利用可能なGPIOは、オリジナルが13個、Atom Liteが8個、Pico Mateが9個です。(書き込み関係含まず)
ESP32_Unit_1.jpg

下面:オリジナルの基板下面にはピンヘッダ8x2とプログラム書き込み用のUSBシリアル端子を設けています。
画像下側のピンソケットは秋月電子にて購入の低メスタイプで高さを低くするのに有効です。
ESP32_Unit_2.jpg

ESP32Dのピンマップ
ESP32D_Map.jpg

オリジナルユニットの配線図と組み立て方
両側の端子のみ表示、下部の端子は不使用のため省略しています。(画像をクリックで拡大します)
3.3V電源線とGND線には0.5㎜径の錫メッキ線を使用、信号線は全て0.32㎜径のワイヤーラッピング用を使っています。
ESP32Dは秋月電子で1個330円で購入。新しいタイプのESP32Eは360円です。
ESP32_Unit_Pattern2.gif

部品の準備
基板:秋月電子の片面ガラス・薄型ユニバーサル基板Cタイプ(72X48mm)メッキ仕上げ(日本製)60円を
8×9穴を残して周囲を切断します。この基板は厚さが薄いので両面にカッターを入れると綺麗に折れます。

ピンヘッダ:これも秋月電子にて購入のピンヘッダ 1X40(40P、35円)から8ピンを2本をニッパー等で切断します。
完成高さを低くするためにピンヘッダの足を6.1㎜から3㎜短くしますが、先端を切断すると後の仕上げが大変なので
ラジオペンチを使いハンダ側へ3㎜押し込むと、ハンダ側が3㎜伸びるのでその分をニッパーで切断、高さを揃えます。

ピンソケット:これも秋月電子にて購入の分割ロングピンソケット 1X42 (42P、80円)の6ピン分を切断しますが、
切断箇所両面にカッターで切り込みを入れて折り曲げると綺麗に切断出来ます。

組立作業 注意:組立には順番が有ります。
ピンヘッダの取り付け
カットしたユニバーサル基板のハンダ面を上にして8ピンのピンヘッダをハンダ付けしますが、ブレッドボードに
ピンヘッダを差し込み、ピンが傾かないように行えば正確に仕上がります。(ピンヘッダには1~16の番号を表示)

USBシリアル用ソケットの取り付け
次に下面の画像(クリックで拡大します)を参考にして裏側に6ピンソケットを瞬間接着にて固定します。
電源の配線
3.3VとGND2か所は0.5㎜の錫メッキ線を使い尖端にループを作り、ピンヘッダにハンダ付けした後、少し長めに
切断しておきます。
USBシリアルソケットへの配線
次にGND、3.3V電源線とTXD、RXD、EN、IO0の信号線をUSBシリアルソケットへ配線しますが、配線図右側を
参考に行います。各配線を表側へ引き出す穴はピンヘッダの一つ内側です。
ENのプルアップ抵抗10KΩ1/6Wのリード線を15番ピンと14番ピン横の穴に通して表側に引き出しておきます。
抵抗の3.3V側とEN側をUSBシリアルソケットの3.3V及びENに接続します。
TXD、RXDはクロス接続するのでUSBシリアルソケット側から配線を始め、2番ピン、3番ピン横の穴から表側に
配線を少し長めに引きだしておきます。
IO0(書き込み=Download mode)ラインは、直ぐ横の穴がUSBシリアルソケットにより塞がれているので6番ピン横の
穴から表側に引き出しておきます。
ESP32の取り付け方法
ESP32の金属面に幅10㎜、厚さ1.1㎜の強力両面テープを貼り、裏返しにして接着しますが、両面テープの厚みが
薄いと基板との間隔が狭く、後の配線作業が難しいので2枚重ねるか薄板の下駄をはかせると良いでしょう。
ESP32への配線とハンダ付けについて
表側に引き出した各リード線をESP32の端子にハンダ付けしますが、少し長めに出してあるので寸法を合わせて切断、
先端の被覆を剥がしGPIO端子の角に沿って芯線を折り曲げてハンダ付けします。しかし、先端が細いICチップ用の
コテ先でないと隣の端子とブリッジするので細心の注意が必要です。
ピンヘッダとESP32各GPIO端子の接続
配線図左側(表面)を参考にピンヘッダ2番から14番と各GPIOをハンダ付けしますが、リード線の被覆を剥がし芯線の
先端にループを作り、ピンヘッダにはめ込んでハンダ付けします。
ピンヘッダとGPIO端子の距離が近くて難しいと思いますが慎重に作業を行います。また、芯線をGPIO端子角で折り
曲げてハンダ付けすると接触面が増えて剥がれ難く仕上がります。

プログラム書き込み用アダプターについて
USBシリアルソケットのピン配置をM5 Stamp Pico Mateに準拠しました。アダプターの回路は下図と共通です。
M5Stamp_USB_Serial_1.gif

細かな作業ですが、1つ作っておけば使いまわしが出来るので便利だと思います。


次回はESP32 Evo2タイプロボットの作り方を掲載予定です。
皆さまの参考になれば幸いです。
by Paradise
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ジャンル : 趣味・実用

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Author:CNC_Paradise
木工・彫刻・機械工作・電子工作が
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