Návod pre ESP32 49/55 - Ovládanie jednosmerného motora cez internet pomocou Adafruit IoT | Súprava ESP32 od SunFounder
V tomto návode si ukážeme, ako ovládať jednosmerný motor cez internet pomocou ESP32 a služby Adafruit IO MQTT. Rýchlosť a smer jednosmerného motora možno ovládať na diaľku, čo umožňuje efektívne riadenie odkiaľkoľvek s pripojením na internet. Tento projekt demonštruje možnosti mikrokontroléra ESP32, ktorý má vstavané Wi-Fi, čo ho robí ideálnym pre aplikácie internetu vecí (IoT).
Implementujeme systém, kde možno motor spustiť, zastaviť a upraviť jeho rýchlosť cez webové rozhranie pripojené k Adafruit IO. Používatelia sa môžu prihlásiť na konkrétne témy na ovládanie motora a podľa toho upravovať parametre. Pre lepšie pochopenie procesu si určite pozrite video sprevádzajúce tento návod (vo videu o 00:00).
Vysvetlenie hardvéru
Pre tento projekt použijeme mikrokontrolér ESP32, ktorý je srdcom nášho systému. ESP32 je schopný spracovávať Wi-Fi komunikáciu, čo ho robí dokonalým pre našu IoT aplikáciu. Pripája sa k platforme Adafruit IO, čo nám umožňuje posielať a prijímať správy cez protokol MQTT.
Okrem toho použijeme motorový ovládač L293D, ktorý je nevyhnutný na ovládanie jednosmerného motora. L293D dokáže ovládať dva jednosmerné motory a umožňuje ovládanie smeru aj rýchlosti pomocou pulznej šírkovej modulácie (PWM). V podstate funguje ako rozhranie medzi ESP32 a motorom, pričom spravuje vyšší prúd potrebný pre motor a izoluje ESP32 od potenciálne škodlivých signálov spätného elektromotorického napätia.
Podrobnosti z datasheetu
| Výrobca | Texas Instruments |
|---|---|
| Označenie súčiastky | L293D |
| Logické/IO napätie | 4,5 – 36 V |
| Napájacie napätie | 4,5 – 36 V |
| Výstupný prúd (na kanál) | 600 mA |
| Špičkový prúd (na kanál) | 1,2 A |
| Odporúčaná frekvencia PWM | 10 kHz (typ.) |
| Prahové úrovne logických vstupov | 0,8 V (vysoká), 2,0 V (nízka) |
| Pokles napätia / RDS(on) / saturácia | max. 1,5 V |
| Tepelné limity | 150 °C |
| Puzdro | DIP-16 |
| Poznámky / varianty | Štvoritý vysokoprúdový polovičný H-mostač |
- Zabezpečte správne odvádzanie tepla pre nepretržitú prevádzku.
- Na efektívne ovládanie rýchlosti motora použite PWM.
- Dodržiavajte limity vstupného napätia, aby ste predišli poškodeniu.
- Skontrolujte správne uzemnenie medzi všetkými komponentmi.
- Dávajte pozor na spätné elektromotorické napätie; v prípade potreby použite diódy.
- Skontrolujte zapojenie, pretože polarita môže ovplyvniť smer motora.
- Pred plnou prevádzkou otestujte s nižším napätím.
- Sledujte prehrievanie pri dlhšom používaní.
- Ak používate mechanické spínače, nezabudnite ich odpružiť (debounce).
- Uistite sa, že ESP32 nie je preťažený prúdom motora.
Pokyny na zapojenie
Začnite pripojením napájania. Pripojte kladný pól externého zdroja napájania na kolík VCC obvodu L293D (kolík 8) a uzemnenie na kolík GND (kolík 4). Ak je to potrebné, uistite sa, že ESP32 je napájaný samostatne, zvyčajne cez micro USB pripojenie.
Ďalej pripojte motor k L293D. Jedna svorka motora by mala byť pripojená na výstupný kolík 3 (kolík 2 obvodu L293D) a druhá svorka na výstupný kolík 6 (kolík 7 obvodu L293D). Pre riadiace signály pripojte kolík 13 ESP32 na vstupný kolík 2 (kolík 1 obvodu L293D) a kolík 14 na vstupný kolík 7 (kolík 2 obvodu L293D). Povoľovací kolík (kolík 1) by mal byť tiež pripojený na napájanie 5 V, aby sa aktivoval ovládač. Nakoniec sa uistite, že uzemnenie ESP32 je pripojené na uzemnenie L293D pre spoločnú referenciu.
Príklady kódu a vysvetlenie
Poskytnutý kód inicializuje potrebné knižnice a nastaví Wi-Fi a MQTT klienta. Kľúčové identifikátory zahŕňajú motorSpeed, motorDirection a motorStart, ktoré spravujú činnosť motora na základe príkazov prijatých z Adafruit IO.
bool debug = false;
#define motor1A 13
#define motor2A 14
int motorSpeed = 0;
int motorDirection = 1;
int motorStart = 1;
V tomto úryvku sú definované piny motora spolu s počiatočnými premennými na ovládanie rýchlosti, smeru a stavu spustenia/zastavenia motora. Premenná motorSpeed sa bude upravovať na základe vstupu z Adafruit IO.
void setup() {
Serial.begin(115200);
WiFi.begin(WLAN_SSID, WLAN_PASS);
delay(2000);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
}
}
Vo funkcii setup sa iniciuje sériová komunikácia a ESP32 sa pripojí k určenej Wi-Fi sieti. Toto pripojenie je kľúčové pre umožnenie MQTT komunikácie.
void loop() {
MQTT_connect();
mqtt.processPackets(500);
runMotor();
}
Táto slučková funkcia vytvorí MQTT pripojenie a spracováva prichádzajúce pakety na ovládanie motora na základe najnovších prijatých príkazov. Funkcia runMotor() sa volá na aplikovanie aktuálnych nastavení na motor.
Demonštrácia / Čo očakávať
Keď je nastavenie dokončené a kód je nahraný, mali by ste byť schopní ovládať motor cez dashboard Adafruit IO. Rýchlosť motora môžete upraviť pomocou posuvníka a zmeniť jeho smer prepínačom. Ak je všetko správne zapojené, motor bude reagovať na tieto príkazy v reálnom čase, čo demonštruje nízku latenciu systému (vo videu na 00:00).
Medzi bežné problémy patrí obrátený smer motora v dôsledku nesprávneho zapojenia, preto skontrolujte pripojenia, ak sa motor nespráva podľa očakávaní. Okrem toho sa uistite, že vaše MQTT témy sú v Adafruit IO správne nastavené tak, aby zodpovedali kódu.
Časové značky videa
- 00:00 Začiatok
- 2:21 Úvod do projektu
- 4:20 Ako je ovládaný jednosmerný motor
- 6:39 L293D Motor Driver
- 11:42 Čo je MQTT?
- 15:03 Nastavenie Adafruit IO
- 19:17 Vysvetlenie zapojenia
- 22:42 Vysvetlenie kódu
- 35:28 Demonštrácia projektu
/***********************************************************************
This is Arduino sketch for ESP32 to DC Motor using MQTT service of Adafruit
Watch video instruction https://youtu.be/OUgyPXNYg3g
📚⬇️ Download and resource page https://robojax.com/RJT673
Written By Ahamd Shamshiri
on Feb 18, 2024
Adafruit MQTT Library ESP32 Adafruit IO SSL/TLS example
/// ref: https://www.electronicwings.com/esp32/esp32-mqtt-client
*/
bool debug = false;
#define motor1A 13
#define motor2A 14
// PWM settings
const int freq = 500; // PWM frequency: 500 Hz
const int resolution = 8; // PWM resolution: 8 bits
const int channelA = 0; // PWM channel for motor1A: 0
const int channelB = 1; // PWM channel for motor2A: 1
char* dir[]={"CCW", "CW"};
int motorSpeed =0;
int motorDirection =1;
int motorStart = 1;
int dutyCycle =0;
#include <WiFi.h>
#include "WiFiClientSecure.h"
#include "Adafruit_MQTT.h"
#include "Adafruit_MQTT_Client.h"
/************************* WiFi Access Point *********************************/
#define WLAN_SSID "Book"
#define WLAN_PASS "88888888"
/************************* Adafruit.io Setup *********************************/
#define AIO_SERVER "io.adafruit.com"
// Using port 8883 for MQTTS
#define AIO_SERVERPORT 8883
// Adafruit IO Account Configuration
// (to obtain these values, visit https://io.adafruit.com and click on Active Key)
// #define AIO_USERNAME "YOUR_ADAFRUIT_IO_USERNAME"
// #define AIO_KEY "YOUR_ADAFRUIT_IO_KEY"
#define AIO_USERNAME "robojax"
#define AIO_KEY "aio_jHpm60SEsWUdU5x472FViZjWzsY9"
/************ Global State (you don't need to change this!) ******************/
// WiFiFlientSecure for SSL/TLS support
WiFiClientSecure client;
// Setup the MQTT client class by passing in the WiFi client and MQTT server and login details.
Adafruit_MQTT_Client mqtt(&client, AIO_SERVER, AIO_SERVERPORT, AIO_USERNAME, AIO_KEY);
// io.adafruit.com root CA
const char* adafruitio_root_ca = \
"-----BEGIN CERTIFICATE-----\n"
"MIIEjTCCA3WgAwIBAgIQDQd4KhM/xvmlcpbhMf/ReTANBgkqhkiG9w0BAQsFADBh\n"
"MQswCQYDVQQGEwJVUzEVMBMGA1UEChMMRGlnaUNlcnQgSW5jMRkwFwYDVQQLExB3\n"
"d3cuZGlnaWNlcnQuY29tMSAwHgYDVQQDExdEaWdpQ2VydCBHbG9iYWwgUm9vdCBH\n"
"MjAeFw0xNzExMDIxMjIzMzdaFw0yNzExMDIxMjIzMzdaMGAxCzAJBgNVBAYTAlVT\n"
"MRUwEwYDVQQKEwxEaWdpQ2VydCBJbmMxGTAXBgNVBAsTEHd3dy5kaWdpY2VydC5j\n"
"b20xHzAdBgNVBAMTFkdlb1RydXN0IFRMUyBSU0EgQ0EgRzEwggEiMA0GCSqGSIb3\n"
"DQEBAQUAA4IBDwAwggEKAoIBAQC+F+jsvikKy/65LWEx/TMkCDIuWegh1Ngwvm4Q\n"
"yISgP7oU5d79eoySG3vOhC3w/3jEMuipoH1fBtp7m0tTpsYbAhch4XA7rfuD6whU\n"
"gajeErLVxoiWMPkC/DnUvbgi74BJmdBiuGHQSd7LwsuXpTEGG9fYXcbTVN5SATYq\n"
"DfbexbYxTMwVJWoVb6lrBEgM3gBBqiiAiy800xu1Nq07JdCIQkBsNpFtZbIZhsDS\n"
"fzlGWP4wEmBQ3O67c+ZXkFr2DcrXBEtHam80Gp2SNhou2U5U7UesDL/xgLK6/0d7\n"
"6TnEVMSUVJkZ8VeZr+IUIlvoLrtjLbqugb0T3OYXW+CQU0kBAgMBAAGjggFAMIIB\n"
"PDAdBgNVHQ4EFgQUlE/UXYvkpOKmgP792PkA76O+AlcwHwYDVR0jBBgwFoAUTiJU\n"
"IBiV5uNu5g/6+rkS7QYXjzkwDgYDVR0PAQH/BAQDAgGGMB0GA1UdJQQWMBQGCCsG\n"
"AQUFBwMBBggrBgEFBQcDAjASBgNVHRMBAf8ECDAGAQH/AgEAMDQGCCsGAQUFBwEB\n"
"BCgwJjAkBggrBgEFBQcwAYYYaHR0cDovL29jc3AuZGlnaWNlcnQuY29tMEIGA1Ud\n"
"HwQ7MDkwN6A1oDOGMWh0dHA6Ly9jcmwzLmRpZ2ljZXJ0LmNvbS9EaWdpQ2VydEds\n"
"b2JhbFJvb3RHMi5jcmwwPQYDVR0gBDYwNDAyBgRVHSAAMCowKAYIKwYBBQUHAgEW\n"
"HGh0dHBzOi8vd3d3LmRpZ2ljZXJ0LmNvbS9DUFMwDQYJKoZIhvcNAQELBQADggEB\n"
"AIIcBDqC6cWpyGUSXAjjAcYwsK4iiGF7KweG97i1RJz1kwZhRoo6orU1JtBYnjzB\n"
"c4+/sXmnHJk3mlPyL1xuIAt9sMeC7+vreRIF5wFBC0MCN5sbHwhNN1JzKbifNeP5\n"
"ozpZdQFmkCo+neBiKR6HqIA+LMTMCMMuv2khGGuPHmtDze4GmEGZtYLyF8EQpa5Y\n"
"jPuV6k2Cr/N3XxFpT3hRpt/3usU/Zb9wfKPtWpoznZ4/44c1p9rzFcZYrWkj3A+7\n"
"TNBJE0GmP2fhXhP1D/XVfIW/h0yCJGEiV9Glm/uGOa3DXHlmbAcxSyCRraG+ZBkA\n"
"7h4SeM6Y8l/7MBRpPCz6l8Y=\n"
"-----END CERTIFICATE-----\n";
/****************************** Feeds ***************************************/
// Setup a feed called 'test' for publishing and 'test2' for subscription.
// Notice MQTT paths for AIO follow the form: <username>/feeds/<feedname>
Adafruit_MQTT_Subscribe MOTOR_SPEED = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt, AIO_USERNAME "/feeds/motor.speed");
Adafruit_MQTT_Subscribe MOTOR_DIRECTION = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt, AIO_USERNAME "/feeds/motor.direction");
Adafruit_MQTT_Subscribe MOTOR_START = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt, AIO_USERNAME "/feeds/motor.start");
/*************************** Sketch Code ************************************/
void setup() {
// Set up PWM
ledcSetup(channelA, freq, resolution);
ledcSetup(channelB, freq, resolution);
// Attach PWM channels to GPIO pins
ledcAttachPin(motor1A, channelA);
ledcAttachPin(motor2A, channelB);
Serial.begin(115200);
delay(10);
Serial.println(F("DC Motor over MQTT EXample"));
// Connect to WiFi access point.
Serial.println();
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(WLAN_SSID);
delay(1000);
WiFi.begin(WLAN_SSID, WLAN_PASS);
delay(2000);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println();
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
// Set Adafruit IO's root CA
client.setCACert(adafruitio_root_ca);
// register callback for feed
MOTOR_SPEED.setCallback(MOTOR_SPEED_Callback);
// Setup MQTT subscription for time feed.
mqtt.subscribe(&MOTOR_SPEED);
// register callback for feed
MOTOR_DIRECTION.setCallback(MOTOR_DIRECTION_Callback);
// Setup MQTT subscription for time feed.
mqtt.subscribe(&MOTOR_DIRECTION);
// register callback for feed
MOTOR_START.setCallback(MOTOR_START_Callback);
// Setup MQTT subscription for time feed.
mqtt.subscribe(&MOTOR_START);
}
// uint32_t x=0;
void loop() {
// Ensure the connection to the MQTT server is alive (this will make the first
// connection and automatically reconnect when disconnected). See the MQTT_connect
// function definition further below.
MQTT_connect();
// Serial.print("Speed: ");
// Serial.print (motorSpeed);
// Serial.print(" Dir: ");
// Serial.print (dir[motorDirection]);
// Serial.print(" Sart: ");
// Serial.println(motorStart);
// Serial.print("DutyCycle: ");
// Serial.println(dutyCycle);
// wait 0.5 seconds for subscription messages
mqtt.processPackets(500);
runMotor();//very important
// wait a couple seconds to avoid rate limit
//delay(2000);
}
void MOTOR_SPEED_Callback(char* message, uint16_t len) {
char messageBuffer[40];
//snprintf(messageBuffer, sizeof(messageBuffer), "Color status is :: %s, len :: %u", message, len);
//Serial.println(messageBuffer);
Serial.println(message);
String inString = message;//sotre the message to String
motorSpeed = inString.toInt();//convert the message to Integer
if(motorSpeed >100 || motorSpeed < 0)
{
motorSpeed = 0;
}
dutyCycle = map (motorSpeed, 0, 100, 0, 255);
}
void MOTOR_DIRECTION_Callback(char* message, uint16_t len) {
char messageBuffer[40];
//snprintf(messageBuffer, sizeof(messageBuffer), "Color status is :: %s, len :: %u", message, len);
//Serial.println(messageBuffer);
Serial.println(message);
String inString = message;//sotre the message to String
motorDirection = inString.toInt();//convert the message to Integer
}
void MOTOR_START_Callback(char* message, uint16_t len) {
char messageBuffer[40];
//snprintf(messageBuffer, sizeof(messageBuffer), "Color status is :: %s, len :: %u", message, len);
//Serial.println(messageBuffer);
Serial.println(message);
String inString = message;//sotre the message to String
motorStart = inString.toInt();//convert the message to Integer
}
void runMotor()
{
if(motorStart ==1)
{
if(debug)
{
Serial.print("Motor running:");
Serial.print(dir[motorDirection]);
Serial.print(" at ");
Serial.print(motorSpeed);
Serial.println("%");
}
if(motorDirection)
{
ledcWrite(channelA, dutyCycle);
ledcWrite(channelB, 0);
delay(50);
}else{
ledcWrite(channelA, 0);
ledcWrite(channelB, dutyCycle);
delay(50);
}
}else{
if(debug)
{
Serial.println("***Motor Stopped***");
}
ledcWrite(channelA, 0);
ledcWrite(channelB, 0);
}
}//runMotor() end
// Function to connect and reconnect as necessary to the MQTT server.
// Should be called in the loop function and it will take care if connecting.
void MQTT_connect() {
int8_t ret;
// Stop if already connected.
if (mqtt.connected()) {
return;
}
Serial.print("Connecting to MQTT... ");
uint8_t retries = 3;
while ((ret = mqtt.connect()) != 0) { // connect will return 0 for connected
Serial.println(mqtt.connectErrorString(ret));
Serial.println("Retrying MQTT connection in 5 seconds...");
mqtt.disconnect();
delay(5000); // wait 5 seconds
retries--;
if (retries == 0) {
// basically die and wait for WDT to reset me
while (1)
;
}
}
Serial.println("MQTT Connected!");
}
Common Course Links
Common Course Files
Resources & references
No resources yet.
Files📁
No files available.