基于立创EDA如此顺畅(第三篇)新升级!自制ESP32-C3开发板 带有充放电和直流电机驱动 并首次尝试 SMT 贴片

正好有位教师朋友看到了上次 基于立创EDA如此顺畅(第二篇)整出一块带有充放电的 ESP32 开发板 中的开发板 ESP32-C3-BCHG-01 之后,提出了一些新的需求,那么在这一篇中将之前的开发板进行一些调整并增加了两个直流减速电机驱动和接口。此外,主要跨出的一步就是第一次进行了 SMT 贴片(不过并没有全贴,详见后文)。

《基于立创 EDA 如此顺畅》系列文章,链接分别如下:

主要功能

  • 使用 ESP32-C3 模组:板载 Wi-Fi 和低功耗蓝牙 BLE5,适用于物联网相关的教学场景。
  • 使用 Type-C 接口充电、传输数据:使用普通的手机数据线即可进行数据传输。
  • 可外接两个5V直流减速电机:可控制转速和正反转。例如,N20金属直流减速电机、120直流减速电机等。
  • 可外接多个传感器(当然也可以用其他 IO 口):其中三路供电为5V、一路供电为3.3V。例如:循迹红外、干簧管、光敏传感器等。
  • 可外接 I2C 传感器或设备:单个I2C接口可以并联多个不同的I2C传感器或设备;若需要连接两个相同的I2C传感器或设备,则需要两个I2C接口;例如,颜色识别传感器、12864 OLED显示屏等。
  • 可外接串口设备或传感器:例如,串口屏、六合一环境传感器等。
  • 板载RGB小灯:无需额外接线,直接进行初级的实验交互。
  • 背面提供开关插口:可以连接任意类型的开关控制开发板的开与关,并在正面提供电量显示。
ESP32-C3-BCHG-02 正面
ESP32-C3-BCHG-02 正面
ESP32-C3-BCHG-02 反面
ESP32-C3-BCHG-02 反面

功能定义

主要组件(ESP32-C3-BCHG-02 v1.0.X)介绍(括号中为上图板子上的位置)
ESP32-C3-WROOM-02ESP32-C3-WROOM-02 是一款通用型 Wi-Fi 和低功耗蓝牙双模模组。该模组采用 PCB 板载天线,配置了 4 MB SPI flash。(U3)
5 V 转 3.3 V LDO(AMS 1117-3.3)电源转换器替换成了熟悉的 AMS 1117-3.3,输入 5 V,输出 3.3 V。(U2)
5 V 电源指示灯开发板连接 USB 电源或外接锂电池并打开开关之后,该指示灯亮起。(LED2)
排针如下图所示。单个I2C接口可以并联多个不同的I2C传感器或设备;若需要连接两个相同的I2C传感器或设备,则需要两个I2C接口;例如,颜色识别传感器、12864 OLED显示屏等。若没有I2C设备或者只用了一个I2C接口,那么空闲的IO口可以当作普通IO口。
USB 接口USB Type-C 接口。(USB1)
Reset 键复位按键。(SW1)
USB 至 UART 桥接器(CH340C)单芯片 USB 至 UART 桥接器,替换成了熟悉的 CH340。(U1)
RGB LED(WS2812B)可寻址 RGB 发光二极管,由 GPIO8 驱动(与官方开发板一致)。(LED1)
3.7V 锂电池接口锂电池可以直接粘贴在开发板的背面,推荐使用厚度小于 10mm ,长宽小于 40mm 和 30mm 的锂电池。(CN2)
锂电池电量指示灯显示锂电池电池剩余电量以及充电状态的指示灯(共4颗,分别代表还有 25%、50%、75%、100% 的电量),当使用锂电池供电时,关闭开发板电源之后30秒,电量指示灯熄灭。(LED3、LED4、LED5、LED6)
2.1A 充电 2.4 A 放电高集成度移动电源 SOC (IP5306_CK)如其名所示,该芯片提供 2.1A 充电 2.4 A 放电,实际上是应用于充电宝上面的。此处使用的芯片的具体型号为 IP5306_CK ,与 IP5306 相比,IP5306_CK 不会在开发板负载用电电流较小的情况下30秒之后自动断电。在焊接时,IP5306 的底部为 GND 需要与 PCB 板子充分接触或焊接,否则 IP5306将无法工作。(U4)
L9110S 电机驱动可驱动两个直流电机,可进行PWM调速。接口无顺序,电机正反转可以通过 Arduino IDE 进行定义。 (U5、U6)
5V 直流电机接口可连接两个5V 直流电机,若要使用这两个电机接口,需要在 Arduino IDE 中进行定义。(CN4、CN5)
其余贴片电阻、电容、电感贴片电阻、电容均为 0805 规格,方便焊接。
ESP32-C3-BCHG-02 功能定义
ESP32-C3-BCHG-02 功能定义

初次体验 SMT 贴片

Tip1:能用基础库中的元器件就不用扩展库中的元器件。因为每用一次扩展库中的元器件就要收一次换料费,如果在打样的时候用了特别多的扩展库中的元器件,那么 SMT 的成本将会非常高(在打样的时候可以只选择贴一部分,另一部分弄回去自己贴)。当然在小批量制造或者是大批量制造时,该笔费用可以暂时忽略一下。

Tip2:原尺寸小于 7cm*7cm 的板子在小批量试制的时候无法进行贴片,此时需要在嘉立创下单的页面勾选“嘉立创帮我拼版”,也就是嘉立创的工程师会在生产的时候将原来的板子进行拼接,拼接的效果图如下。不同的拼接方式价格和目的均不同,具体可以查看下单页面。

“嘉立创帮我拼版” 之后的3D效果图,此效果图需要在付款之后的 DFM 检查中可以看到
“嘉立创帮我拼版” 之后的3D效果图,此效果图需要在付款之后的 DFM 检查中可以看到

当在“PCB在线下单”页面中选择板子的数量到一定数量之后,下方将会跳出“出货方式”的选项,其中可以选择“嘉立创帮我拼版”,将过小的开发板拼成一块大板,以便进行 SMT 贴片。

当在“PCB在线下单”页面中选择板子的数量到一定数量之后,下方将会跳出“出货方式”的选项,其中可以选择“嘉立创帮我拼版”,将过小的开发板拼成一块大板,以便进行 SMT 贴片。

在 PCB 订单完成之后,先不用急着去下 SMT 订单,因为如果使用的是“嘉立创帮我拼板”的选项时,需要工作人员帮忙审核一下订单,这样才能在 SMT 订单中显示正确的板子数量。例如在上述案例中将100片小板子通过拼接的方式变成50片大板子,如没有经过人工审核,SMT 下单界面会显示50块小板子。

在 SMT 下单界面中可以选择哪些贴、哪些不贴,不贴的原因有很多种:比方说换料费高、立创商城元器件卖的贵、插接的元器件工厂也需要手工焊接… 等等原因。不过具体贴还是不贴还是取决于自己的需求和预算:如果真的批量较大的话,还是让工厂帮忙贴吧,毕竟省很多时间。

在 SMT 下单界面中可以选择哪些贴、哪些不贴

在完成上述所有的设置和订单选项的选择之后,即可顺利地进行 SMT 下单、付费、收货。

在完成上述所有的设置和订单选项的选择之后,即可顺利地进行 SMT 下单、付费、收货。

其他可参考的资料

评论

  1. qq
    Windows Chrome 116.0.0.0
    6月前
    2023-9-01 15:55:36

    你好,你的电路可以开源嘛

    • 博主
      qq
      Macintosh Chrome 117.0.0.0
      5月前
      2023-10-16 22:52:22

      你好!电路图参考的是乐鑫官方的ESP32-C3开发板 ESP32-C3-DevKitC-02,电路图中只需要加一个充放电、换一个type-c接口即可。如果需要的话可以发给你。

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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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