Die richtige Verkabelung der Stromversorgung ist essenziell, damit dein Roboter sicher, stabil und ohne Funken zu sprühen funktioniert. In diesem Artikel erkläre ich, wie du die Stromversorgung von Akkus über einen Step-Down-Converter oder eine Powerbank einrichtest und die Komponenten wie Motoren und den ESP32 verbindest.
Verkabelung mit 18650-Akkus und Step-Down-Converter
Diese 18650 Akkus liefern, wenn drei in einem Batteriehalter in Serie verbaut sind, eine Ausgangsspannung von über 10V (bei drei Akkus in Serie), die mithilfe eines Step-Down-Converters auf die benötigten Spannungen (z. B. 5V oder 6V) reduziert werden kann. Der ESP32 benötigt 5V bzw. 5,1V damit dieser stabil betrieben werden kann.
L298N Motortreiber – Stromversorgung der Motoren
Die Motoren werden pro Seite jeweils parallel zusammen angeschlossen. Dabei ist darauf zu achten, dass diese in die gleiche Richtung drehen.
Wie genau die Motoren angeschlossen werden und mit Strom versorgt werden das seht ihr in den jetzt folgenden Bildern zur Stromversorgung der Motoren.
Robot ESP32 3D print DC Motoren Verkabelung
Hinweis: Der Motortreiber versorgt die TT-Getriebemotoren direkt mit der Spannung von den Akkus.
Nach dem die Motoren jeder Seite des Roboter Autos mit einer Lüsterklemme zusammen geschlossen wurden werden diese noch an den Ausgängen des Motortreibers angeschlossen.
Motortreiber verbinden
Verbinde die Motoren mit den Ausgängen des Motortreibers (OUT1, OUT2 für Motor A und OUT3, OUT4 für Motor B).
Wichtig: Die Motoren sind für 6V ausgelegt, können aber kurzzeitig auch mit höheren Spannungen betrieben werden. Der L298N reduziert die Spannung leicht durch seinen internen Widerstand aber das ist wirklich minimal.
Hier noch ein Bild wie die Motoren an der L298N H-Brücke also dem Motortreiber angeschlossen werden. Drehen später die Motoren z. b. auf der linken Seite entgegengesetzt wie auf der Rechten Seite wenn das Roboter Auto eigentlich geradeaus fahren sollte dann musst Du hier an der Lüsterklemme die Polung der Kabel vertauschen.
Robot ESP32 3D print DC Motoren Verkabelung H-Brücker bzw. Motortreiber
Hinweis: Für die logische Steuerung der Geschwindigkeite und Drehrichtung der Motoren über den Servo-Controller kommt über die ENA, IN1, IN, IN3, IN4 und ENB Pins eine Spannung bzw. das PWM Signmal von 3,3V. Mehr dazu im Beitrag über die logische Verkabelung der Elektronik.
Akkupack vorbereiten
Jetzt beginnen wir mit der Verkabelung des Batteriehalters. In dem Batteriehalter sind 3×18650 Akkus verbaut.
Das schwarze Kabel also GND des Batteriehalters geht direkt in die Lüsterklemme.
Das Rote Kabel des Batteriehalters mit den ca 12V geht über den Taster anschließend ebenfalls in die Lüsterklemme.
Auf der anderen Seite der Lüsterklemme geht einmal ein Adernpaar mit 12V und GND in den Motortreiber auf GND und VIN um die Motoren mit Spannung zu versorgen.
Ein weiteres Adernpaar geht in den Step-Down-Converter um aus den ca. 12V die 5V Spannung für den ESP32 Mikrokontroller zu erzeugen.
Der Vorteil der sich ergibt wenn Du den Batteriehalter mit den drei 18650 Akkus über eine Lüsterklemmer und Taster anschließt ist, dass sich das Roboter Auto so ganz einfach ein und aus schalten läßt.
Robot ESP32 3D print Verkabelung der Stromversorgung
Hinweis: Wenn der Step-Down-Convert über z. B. zwei USB A Anschlüsse verfügt wie im Bild zu sehen ist, dann verbinde den ESP32 mit einem passenden USB-Kabel. Wenn Du einen Step-Down-Converter ohne USB-Augänge verwendest, dann stelle den Step-Down-Converter so ein (wenn dieser regelbar ist), dass er 5V für den ESP32 ausgibt. Verbinde anschließend die Ausgänge (VOUT und GND) mit den 5V- und GND-Pins des ESP32 um diesen so mit Strom zu versorgen.
Im vorherigen Bild ist gut der Step-Down-Converter zu sehen und das dieser über zwei USB-A Ausgänge verfügt.
Verkabelung mit einer Powerbank
Eine Powerbank mit zwei USB-A-Anschlüssen bietet eine einfache Möglichkeit, den ESP32 und die Motoren mit Strom zu versorgen. Hierbei ist jedoch ein USB-Kabel erforderlich das abgeschnitten werden kann, um die Anschlüsse von 5V und GND zu adaptieren um so den Motortreiber anschließen zu können das die Motoren mit Energie versorgt werden können.
Schritt 1: USB-Kabel vorbereiten
Schneide ein altes USB-Kabel ab und isoliere die roten (+5V) und schwarzen (GND) Adern. Die weiße und grüne Ader für die Datenübertragung im USB Kabel schneidest Du ganz kurz ab.
Schritt 2: ESP32 anschließen
Versorge den ESP32 mit einem passenden USB Kabel mit Strom
Schritt 3: Motortreiber versorgen
Verwende den zweiten USB-Anschluss der Powerbank.
Verbinde die roten (+5V) und schwarzen (GND) Adern des abgeschnittenen USB-Kabels mit den VIN- und GND-Pins des L298N Motortreibers.
Schließe die Motoren wie in der vorherigen Anleitung an die Ausgänge des L298N an falls noch nicht geschehen.
Wichtige Hinweise
Gemeinsame Masse: Verbinde alle GND-Pins (ESP32, Step-Down-Converter, Motortreiber und andere Komponenten), um Spannungsschwankungen und Fehler zu vermeiden.
Spannung prüfen: Kontrolliere die Ausgangsspannungen vor dem Anschließen, um Schäden an den Komponenten zu vermeiden.
Sicherheitsmaßnahmen: Verwende eine Sicherung, um Überströme zu vermeiden, und achte auf saubere Lötstellen oder Steckverbindungen.
Zusammenfassung
Die Stromversorgung deines ESP32-Roboterautos kann entweder mit 18650-Akkus und einem Step-Down-Converter oder mit einer Powerbank realisiert werden. Die Wahl hängt davon ab, ob du mehr Leistung und Flexibilität (Akkus) oder eine einfache und praktische Lösung (Powerbank) bevorzugst. Beide Optionen sind effizient und bieten eine stabile Grundlage für dein Projekt.
Im nächsten Artikel erkläre ich, wie du die logische Verkabelung deines Roboter Autos durchführst!
My name is Ingmar and I build Raspberry Pi robots in my sparetime. I wrote a book about Raspberry Pi robots 2016 which is available in German. I am interested in all kinds of electronic projects like differential GPS, machine learning or robotics.
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