샤시 조립#

샤시 부품#

번호	부품	사진	수량	용도 및 참고사항
1	전륜 회전축		2
2	베어링(대)		2
3	스티어링 컵		2
4	커플러 고정핀		2
5	베어링(중)		2
6	(전륜) 육각 커플러		2
7	휠		4
8	나이록 너트(M4)		2
9	십자형 육각 복스		1
10	볼 조인트 커넥팅 로드		1	홀 간격 80.5mm 유지
11	볼 조인트 커넥팅 로드		1	홀 간격 51mm 유지
12	서보모터 MG996R		1
13	ㄴ자 서보모터 브라켓		2
14	휠 베이스 고정판		2
15	서보 혼		1	(볼트 포함)
16	나이록 너트 (M2.5)		1
17	샤시 하판		1
18	DC엔코더 모터 & 커넥터		2
19	모터 브라켓		2
20	샤프트		2
21	써클립		2
22	샤프트 베어링		4
23	기어 (무두볼트(Set Screw) 포함)		2
24	육각 샤프트 커플링 커넥터		2
25	범퍼		1
26	샤시 상판		1
27	락스위치		1
28	황동 육각 스터드 (M3×22mm)		6	휠 베이스 고정용 4개, 상판 고정용 2개
29	황동 육각 스터드 (M3×16mm)		2	범퍼 고정용 2개
30	볼트 (Pan head, M4×6mm)		6	모터 브라켓과 샤시 하판 고정용 6개
31	볼트 (Bind-Washer head, M3×6mm)		10	서보모터와 서보모터 브라켓 고정용 4개, 서보모터 브라켓과 샤시하판 고정용 4개, 범퍼 고정용 2개
32	볼트 (Bind head, M3×8mm)		14	육각 스터드 고정용 12개, 범퍼 고정용 2개
33	볼트 (Pan head, M2.5×10mm)		7	커넥팅 로드 연결용 3개, 휠 베이스 연결용 4개
34	볼트 (Flat head, M2.5×5mm)		4	모터와 모터브라켓 고정
35	육각렌치		1	기어 무두볼트용
36	저항 1K or 5.1K		2	(선택사항) 인코더 풀업저항
37	홀센서 칩 SH41F(SOT-23타입)		2	(선택사항) 홀 센서를 이중채널로 사용할 필요가 있는 경우에, 각 모터마다 1개씩 추가함
총	36종

전륜 조향 휠 조립#

사진 오른쪽부터 차례대로 8개의 부품을 끼워 휠을 조립한다. (왼쪽휠/오른쪽휠 각각 1개씩, 총 2개 조립)

DC모터 사용하기#

아두이노의 경우와 마찬가지로 ESP32에서도 TB6612FNG 모터드라이버와 함께, 모터 및 아두이노 단독사용을 위하여 3.7V 18650 2개를 직렬로 연결한 외부전원을 사용한다.

TB6612FNG#

기본 핀 배열#

VM VCC GND(*) AOUT1 AOUT2 BOUT2 BOUT1 GND		PWMA AIN2 AIN1 STBY BIN1 BIN2 PWMB GND

핀 배열이 다른 경우#

GND VCC AOUT1 AOUT2 BOUT2 BOUT1 VM GND		PWMA AIN2 AIN1 NC (=STBY) BIN1 BIN2 PWMB GND

• VM (모터 전압) = 15V max
• VCC (로직 전압) = 2.7 ~ 5.5V
• GND
  • TB6612FNG 모듈을 여러개 테스트한 결과, 기본 핀 배열을 가진 모듈의 3번핀 GND에 연결할 경우 작동이 안되는 몇몇 제품이 있었음
  • 그러므로 8번핀, 9번핀의 GND 사용을 권장함
• 출력전류: 정전류 1.2A (3.2A peak)까지 (모터 2개 사용시 합산 전류임)
• 모터 제어모드: CW, CCW, short-brake, STOP, stand-by
• 두개의 모터 출력을 개별 제어하며, 100kHz의 PWM으로 속도 제어
• 써멀 셧다운 및 저전압 감지회로 내장

Pin의 사용#

ESP32와 TB6612FNG모듈을 브레드보드를 통해 연결하기 쉽도록 핀을 구성한 Pinmap이므로, 필요에 따라 수정하여 사용할 수 있다. (아래표는 참고만 할 것!)

nRF24L01#

library#

스케치> 라이브러리 포함하기> 라이브러리 관리> nRF24L01 검색한 후, RF24 by TMRh20, Avamander 설치

schematic: nRF24L01 receiver with ESP32#

※ nRF24L01 모듈에 따라 10uF 캐페시터가 없으면 통신이 안되는 경우가 있음. 이런 경우에만 사용할 것.

pinmap: (안테나를 위로 향하게 두고, 모듈을 위에서 내려다 볼때의 핀배열)#

sketch: 1:1 Chat Room#

• 양방향 송수신을 위하여 위 회로도를 보고 2개의 모듈을 만든 뒤, 다음 스케치를 업로드한다.
• 시리얼 모니터를 띄운 뒤, 메세지를 전송해본다.

//Libraries for NRF24L01+ module.
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
 
//RF24 object with two pins defined with arguments. CE: 4, CSN: 5
RF24 radio(4, 5);
 
//Address of the pipe. 40 bit long, you can choose this freely.
//Remember to use different address in different projects.
long long address = 0x1234ABCDEFLL;

int count = 0;
char stext[32] = "";
int spos = 0;
char rtext[32] = "";
int rpos = 0;

void sendText(char * text, int tlen)
{
  radio.stopListening();
  radio.openWritingPipe(address);
  radio.write(stext, tlen);

  Serial.print("SEND: ");
  Serial.println(text);    

  memset(stext, 0x00, 32);

  radio.openReadingPipe(0, address);
  radio.startListening();
}

void setup() {
  //Start the radio
  Serial.begin(115200);
  radio.begin();

  //Open reading pipe with given address and start listening for incoming data
  radio.openReadingPipe(0, address);
  radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); 
  radio.startListening();
}
 
void loop() {
  while(0 < Serial.available()) {
    stext[spos] = Serial.read();
    
    if(stext[spos] == 0x0a) {
      sendText(stext, spos);
      spos = 0;
    }
    else {
      spos += 1;
    }
  }

  if (radio.available()) {
    while (radio.available()) {
      radio.read(rtext, 32);
    }
    Serial.print("RECV: ");
    Serial.println(rtext);
  }
}

sketch: 1:1 Chat Room#

다음은 처음 실행 후 시리얼모니터에 입력한 ID를 이용하여 Chat Room을 만드는 코드이다.

OLED#

종류#

ESP32나 Arduino에서 사용할 수 있는 oled의 종류는 매우 많지만, 주로 128*64 픽셀을 가진 0.96인치, 1.3인치의 SSD1306, SH1106 컨트롤러를 사용한 oled가 판매되고 있으며, 통신 프로토콜은 I2C나 SPI를 사용한다. oled 모듈 구입시 픽셀수, 컨트롤러 및 통신프로토콜을 잘 알아두어야 스케치 작성시 참고할 수 있음에 유의한다. I2C 방식은 GPIO를 2개만 사용하여 구성이 쉽다는 장점이 있고, SPI방식은 4~5개의 GPIO를 사용하지만 속도가 빠르다는 장점이 있다. 겉모습만으로는 컨트롤러를 확인하기는 어렵다.

I2C	SPI

이밖에도 U8g2 라이브러리에서 사용가능한 다양한 oled의 종류를 아래 링크에서 확인할 수 있다.

스텝 모터, 28BYJ-48#

Specification#

• 정격전압: 5VDC

• 기어비: 1/64

• 스트라이드 각도
  • 스펙상 5.625º / 64 = 0.087890625
    • 그러므로, 360º / 0.087890625 = 4096 스텝
  • 실제로는 11.25º / 64 = 0.17578125
    • 그러므로, 360º / 0.17578125 = 2048 스텝으로 1회전
• Frequency: 100Hz
• 토크: 34.3mN,m

모터드라이브 ULN2003#

스텝 모터의 구동#

schematic#

Pin Map#

※ 모터드라이브에 연결하는 전원(VCC)는 외부전원 5V를 사용한다. (ESP32의 5V는, 전류가 부족하여 ESP32와 연결한 노트북에 영향을 줄 수 있으므로, 사용하지 않는 것이 좋다.)

DS18b20 온도센서#

DS18b20 온도 센서를 이용하여 온도를 측정한다.

• one-wire 버스 통신
• 공급전압: 3.0V ~ 5.5V
• 작동온도: -55ºC ~ +125ºC
• 오차: +/-0.5 ºC (-10ºC ~ 85ºC 범위에서)

Pinout#

schematic#

DS18b20 센서는 두 가지 연결방법을 제공하는데, 하나는 VCC를 5V에 연결하는 Normal Mode이고 다른 하나는 VCC를 GND에 연결하는 Parasite Mode이다. 두가지 방법 모두 지원되지만 (경험상) Normal를 추천하며 (원인은 잘 모르겠지만) Parasite Mode에서는 온도센서가 작동이 되지 않는 경우도 가끔 있었다. 회로 구성을 위해 4.7㏀ 저항 1개가 필요하며 Normal Mode 구성을 위해 다음 그림과 같이 연결한다.

SG90, MG90S, MG966R 서보모터#

datasheet#

사용법#

1. ESP32는 16개의 PWM채널이 있으므로, 최대 16개의 서보모터를 동시에 제어할 수 있다.

2. 서보모터 데이터 시트의 스펙상으로는…

   • 대부분의 서보모터(SG90, MG90S, MG966R 등 포함)는 위의 그림처럼 20ms가 1주기가 되므로, PWM frequency를 50Hz로 설정한다.

   • 20ms가 1주기이고, HIGH 펄스가 2ms 지속될 때 180º 회전을 한다.

   • 그러므로, 전체 펄스 폭의 1/10만큼 HIGH 펄스가 주어지면 180º 회전을 한다.

   • Resolution이 16비트라면 65535의 1/10에 해당하는 6554 의 값이 duty값으로 주어지면 서보모터는 180º 회전을 한다.

OpenWeatherMap.org#

OpenWeatherMap은 세계 각 지역의 현재 날씨, 예보, 과거 날씨 데이터를 제공하는 사이트입니다. (몇가지 제약이 있긴 하지만) 회원가입을 통해서 API Key를 생성하고 이를 통해 무료로 실시간 날씨 정보를 얻을 수 있습니다.

Free Current weather and forecasts collection#

• 60 Calls per minute (no more than)
• Current weather API
• 5 days/3 hour forecast API
• Weather maps 1.0
• UV index
• Weather alerts
• Availability 95%
• Weather API data update < 2 hours
• Weather maps data update < 3 hours
• API lifetime support : Current version
• Historical weather collection은 모두 Starter 이상(유료)

Current weather collections API Key 생성#

1. Sign Up을 클릭하여 회원가입을 하고,

ESP32에서 Blynk로 센서값 보내기#

Blynk App의 GAUGE 위젯을 사용하여 ESP32에 연결된 Potentiometer의 저항값을 읽어 Blynk App에 전압(V), 저항(㏀) 값을 표시해본다. (ESP32 → Blynk App)

• ESP32의 Potentiometer 값을 읽기 위해 BLYNK_READ(Vpin)을 사용한다.
• 새로운 프로젝트를 만드는 경우, 새로운 auth token을 받아서 사용해야 한다.

schematic#

sketch#

#define BLYNK_PRINT Serial
#define BLYNK_USE_DIRECT_CONNECT

#include <BlynkSimpleEsp32_BLE.h>
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>

// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "WUAeS6P57T3XNaIGyLK1-OUv........";

// Potentiometer Pin
#define PIN_POTENTIOMETER A0                       // Potentiometer GPIO 36

// Resist, Voltage
int value_Potentiometer; 
int value_R;
float value_V;

void setup()
{
  // Debug console
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Waiting for connections...");

  // for Blynk 
  Blynk.setDeviceName("Blynk-t");
  Blynk.begin(auth);
}

void loop()
{
  value_Potentiometer = analogRead(PIN_POTENTIOMETER);  // 12bit ADC (0~4095)
  value_V = map(value_Potentiometer, 0, 4095, 3300, 0); // 0~3300mV
  value_R = map(value_V, 0, 3300, 10000, 0);            // 0~10kΩ
  
  Blynk.run();
  
  Serial.print("Resist : "); Serial.print(value_R); Serial.println("Ω");
  Serial.print("Voltage: "); Serial.print(value_V); Serial.println("mV");
  
  delay(1000);
}

BLYNK_READ(V1)           // ESP32 -> widget virtual pin1
{
  Blynk.virtualWrite(V1, value_R);
}

BLYNK_READ(V2)           // ESP32 -> widget virtual pin1
{
  Blynk.virtualWrite(V2, value_V);
}

• Blynk에서 2개의 Gauge를 사용하기 위해 BLYNK)READ(Vpin)을 2번 사용한다.
• Blynk.virtualWrite(Vpin, value)를 통해 Blynk App의 Gauge 위젯에서 지정한 virtual pin에 value값을 표시한다.

Blynk 설정#

1. 새로운 프로젝트를 생성한다.
   • NAME : ESP32_Potentiometer
   • CHOOSE DEVICE : ESP32 Dev Board
   • CONNECTION TYPE : BLE

2. 이메일로 발송된 토큰을 복사한다.

3. +버튼을 눌러 위젯을 추가할 수 있는 화면으로 진입한다.

4. 먼저 BLE 위젯을 선택하여 ESP32와 Blynk간의 통신 방법을 지정한다.

5. 블루투스 모양의 위젯 버튼을 눌러 Blynk와의 통신을 준비한다.

6. Connect BLE device

7. 연결하고자 하는 BLE 장비를 선택하면,

8. 연결 확인!

9. +버튼을 눌러 출력 위젯 2개를 추가한다. (Gauge, Labeled value)

10. 먼저 Gauge 위젯을 선택한다.

11. Gauge 위젯이 추가되면 육각형 모양의 아이콘을 눌러 GAUGE Setting 화면으로 진입한다.

12. 설정화면에서 다음 4가지를 설정한다.
    • NAME : 저항
    • INPUT : V1, 0~1000
    • LABEL : (단위를 표시하기 위해) x10 Ohm 을 적는다.
    • READING RATE : 1sec (PUSH 위젯은 실행되지 않음)

13. Labeled Value 위젯을 추가하고, 다음과 같이 설정한다.
    • NAME : 저항
    • INPUT : V2, 0~3300
    • LABEL : (단위를 표시하기 위해) mV 를 적는다.
    • READING RATE : 1sec (PUSH 위젯은 실행되지 않음)

14. 상단의 뒤로가기 화살표를 눌러 프로젝트 바탕화면으로 돌아간다.

15. 여기서 플레이버튼을 누르면,

저항과 전압의 측정이 시작된다. (시리얼 모니터에서도 관찰 가능)

ESP32와 Blynk에서의 PWM 사용#

Blynk app에서 Slider 위젯을 사용하여 App → ESP32로 PWM 신호를 보내 LED의 밝기를 조절해본다.

• Blynk에서 Slider는 Virtual pin을 사용해야한다. (Digital핀을 선택하는 것이 불가능)
• Virtual pin을 사용하기 위해 BLYNK_WRITE(Vpin)을 사용한다.
• ESP32에서 PWM을 사용하기 위한 절차에 따라 코딩을 진행한다.

schematic#

※ LED모듈을 사용하는 경우 저항이 필요없다.

sketch#

#define BLYNK_PRINT Serial

#define BLYNK_USE_DIRECT_CONNECT

#include <BlynkSimpleEsp32_BLE.h>
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>

// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "rc77E7UrbQHhoLE-LV1Ajxz20k8eLBrk";

// setting PWM properties
#define LEDC_FREQ        5000 // Hz
#define LEDC_CHANNEL_0   0
#define LEDC_RESOLUTION  12   // 10bit (0~1023) 12bit(0~4095) 16bit(0~65535)

// led Pin
const int pin_ledR = 19;
    
BLYNK_WRITE(V5)           // widget virtual pin5 -> ESP32
{
  int value_V5 = param.asInt();
  ledcWrite(LEDC_CHANNEL_0, value_V5);
  Serial.print("V5 value: "); Serial.println(value_V5);
}

void setup()
{
  // Debug console
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Waiting for connections...");

  // configure LED PWM functionalitites
  ledcSetup(LEDC_CHANNEL_0, LEDC_FREQ, LEDC_RESOLUTION);
  
  // attach the same channel to the GPIO to be controlled
  ledcAttachPin(pin_ledR, LEDC_CHANNEL_0);

  // for Blynk 
  Blynk.setDeviceName("Blynk-t");
  Blynk.begin(auth);
}

void loop()
{
  Blynk.run();
}

sketch 분석#

Button 위젯 사용을 위해 사용하였던 예제 sketch에 다음의 라인을 추가하여야 한다.