บทช่วยสอน ESP32 49/55 - ควบคุมมอเตอร์ DC ผ่านอินเทอร์เน็ตโดยใช้ Adafruit IoT | ชุด ESP32 ของ SunFounder
ในบทช่วยสอนนี้ เราจะสำรวจวิธีการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงผ่านอินเทอร์เน็ตโดยใช้ ESP32 และบริการ Adafruit IO MQTT ความเร็วและทิศทางของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงสามารถควบคุมได้จากระยะไกล ทำให้สามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพจากทุกที่ที่มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต โปรเจกต์นี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32 ซึ่งมี Wi-Fi ในตัว ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT)
เราจะ implement ระบบที่มอเตอร์สามารถเริ่มทำงาน หยุด และปรับความเร็วได้ผ่านเว็บอินเทอร์เฟซที่เชื่อมต่อกับ Adafruit IO ผู้ใช้สามารถสมัครรับหัวข้อเฉพาะสำหรับการควบคุมมอเตอร์และปรับพารามิเตอร์ตามต้องการ เพื่อให้เข้าใจกระบวนการได้ดีขึ้น โปรดดูวิดีโอที่มาพร้อมกับบทช่วยสอนนี้ (ในวิดีโอที่ 00:00)
อธิบายฮาร์ดแวร์
สำหรับโปรเจกต์นี้ เราจะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32 ซึ่งเป็นหัวใจของระบบของเรา ESP32 สามารถจัดการการสื่อสาร Wi-Fi ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชัน IoT ของเรา มันเชื่อมต่อกับแพลตฟอร์ม Adafruit IO ทำให้เราสามารถส่งและรับข้อความผ่านโปรโตคอล MQTT
นอกจากนี้ เราจะใช้ไดรเวอร์มอเตอร์ L293D ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง L293D สามารถขับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงสองตัวและอนุญาตให้ควบคุมทั้งทิศทางและความเร็วผ่าน Pulse Width Modulation (PWM) โดยพื้นฐานแล้วมันทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซระหว่าง ESP32 และมอเตอร์ จัดการกระแสที่สูงขึ้นซึ่งมอเตอร์ต้องการ ในขณะที่แยก ESP32 จากสัญญาณ back-emf ที่อาจเป็นอันตราย
รายละเอียด Datasheet
| ผู้ผลิต | Texas Instruments |
|---|---|
| หมายเลขชิ้นส่วน | L293D |
| แรงดันไฟฟ้าลอจิก/IO | 4.5 - 36 V |
| แรงดันไฟฟ้าจ่าย | 4.5 - 36 V |
| กระแสเอาต์พุต (ต่อช่อง) | 600 mA |
| กระแสสูงสุด (ต่อช่อง) | 1.2 A |
| คำแนะนำความถี่ PWM | 10 kHz (โดยทั่วไป) |
| เกณฑ์ลอจิกอินพุต | 0.8 V (สูง), 2.0 V (ต่ำ) |
| แรงดันตก / RDS(on) / ความอิ่มตัว | 1.5 V สูงสุด |
| ขีดจำกัดความร้อน | 150 °C |
| แพ็คเกจ | DIP-16 |
| หมายเหตุ / รุ่นต่างๆ | ไดรเวอร์ half-H กระแสสูงสี่ช่อง |
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการระบายความร้อนที่เหมาะสมสำหรับการทำงานต่อเนื่อง
- ใช้ PWM เพื่อควบคุมความเร็วมอเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ
- สังเกตขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าอินพุตเพื่อป้องกันความเสียหาย
- ตรวจสอบการเชื่อมต่อกราวด์ที่ถูกต้องระหว่างส่วนประกอบทั้งหมด
- ระวัง back-emf; ใช้ไดโอดหากจำเป็น
- ตรวจสอบการเดินสายอีกครั้งเนื่องจากขั้วสามารถส่งผลต่อทิศทางของมอเตอร์
- ทดสอบด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าก่อนการทำงานเต็มรูปแบบ
- สังเกตความร้อนสูงเกินไประหว่างการใช้งานเป็นเวลานาน
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ debounce สวิตช์เชิงกลหากใช้
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่า ESP32 ไม่ได้รับกระแสเกินจากมอเตอร์
คำแนะนำการเดินสาย
เริ่มต้นโดยการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ เชื่อมต่อขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟภายนอกของคุณเข้ากับพิน VCC ของ L293D (พิน 8) และกราวด์เข้ากับพิน GND (พิน 4) ตรวจสอบให้แน่ใจว่า ESP32 ได้รับพลังงานแยกต่างหากหากจำเป็น โดยทั่วไปผ่านการเชื่อมต่อ micro USB
ถัดไป เชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับ L293D ขั้วหนึ่งของมอเตอร์ควรเชื่อมต่อกับพินเอาต์พุต 3 (พิน 2 ของ L293D) และขั้วอื่นเข้ากับพินเอาต์พุต 6 (พิน 7 ของ L293D) สำหรับสัญญาณควบคุม เชื่อมต่อพิน 13 ของ ESP32 เข้ากับพินอินพุต 2 (พิน 1 ของ L293D) และพิน 14 เข้ากับพินอินพุต 7 (พิน 2 ของ L293D) พิน enable (พิน 1) ควรเชื่อมต่อกับแหล่งจ่าย 5V เพื่อเปิดใช้งานไดรเวอร์ สุดท้าย ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากราวด์ของ ESP32 เชื่อมต่อกับกราวด์ของ L293D เพื่อการอ้างอิงร่วมกัน
ตัวอย่างโค้ดและคำอธิบาย
โค้ดที่ให้มาจะเริ่มต้นไลบรารีที่จำเป็นและตั้งค่าไคลเอนต์ Wi-Fi และ MQTT ตัวระบุหลักรวมถึง motorSpeed, motorDirection และ motorStart ซึ่งจัดการการทำงานของมอเตอร์ตามคำสั่งที่ได้รับจาก Adafruit IO
bool debug = false;
#define motor1A 13
#define motor2A 14
int motorSpeed = 0;
int motorDirection = 1;
int motorStart = 1;
ในส่วนนี้ พินมอเตอร์ถูกกำหนดพร้อมกับตัวแปรเริ่มต้นสำหรับการควบคุมความเร็ว ทิศทาง และสถานะเริ่ม/หยุดของมอเตอร์ ตัวแปร motorSpeed จะถูกปรับตามอินพุตจาก Adafruit IO
void setup() {
Serial.begin(115200);
WiFi.begin(WLAN_SSID, WLAN_PASS);
delay(2000);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
}
}
ในฟังก์ชัน setup การสื่อสารแบบอนุกรมถูกเริ่มต้น และ ESP32 เชื่อมต่อกับเครือข่าย Wi-Fi ที่ระบุ การเชื่อมต่อนี้สำคัญสำหรับการเปิดใช้งานการสื่อสาร MQTT
void loop() {
MQTT_connect();
mqtt.processPackets(500);
runMotor();
}
ฟังก์ชัน loop นี้สร้างการเชื่อมต่อ MQTT และประมวลผลแพ็กเก็ตที่เข้ามาเพื่อควบคุมมอเตอร์ตามคำสั่งล่าสุดที่ได้รับ ฟังก์ชัน runMotor() ถูกเรียกเพื่อใช้การตั้งค่าปัจจุบันกับมอเตอร์
การสาธิต / สิ่งที่คาดหวัง
เมื่อการตั้งค่าเสร็จสมบูรณ์และอัปโหลดโค้ดแล้ว คุณควรจะสามารถควบคุมมอเตอร์ผ่านแดชบอร์ด Adafruit IO ได้ คุณสามารถปรับความเร็วมอเตอร์ได้โดยใช้แถบเลื่อนและเปลี่ยนทิศทางด้วยสวิตช์สลับ หากทุกอย่างเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง มอเตอร์จะตอบสนองต่อคำสั่งเหล่านี้แบบเรียลไทม์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความหน่วงต่ำของระบบ (ในวิดีโอที่เวลา 00:00)
ปัญหาที่พบบ่อย ได้แก่ ทิศทางการหมุนของมอเตอร์ที่กลับด้านเนื่องจากการเดินสายไฟที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้นควรตรวจสอบการเชื่อมต่ออีกครั้งหากมอเตอร์ไม่ทำงานตามที่คาดหวัง นอกจากนี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่า MQTT topics ของคุณถูกตั้งค่าอย่างถูกต้องใน Adafruit IO ให้ตรงกับโค้ด
ไทม์สแตมป์ในวิดีโอ
- 00:00 เริ่มต้น
- 2:21 แนะนำโปรเจกต์
- 4:20 วิธีควบคุม DC Motor
- 6:39 L293D Motor Driver
- 11:42 MQTT คืออะไร?
- 15:03 การตั้งค่า Adafruit IO
- 19:17 อธิบายการเดินสายไฟ
- 22:42 อธิบายโค้ด
- 35:28 การสาธิตโปรเจกต์
/***********************************************************************
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
แหล่งข้อมูลและเอกสารอ้างอิง
ยังไม่มีทรัพยากรเลย
ไฟล์📁
ไม่มีไฟล์ที่พร้อมใช้งาน