Die richtige Verkabelung der Stromversorgung ist essenziell, damit dein Roboter sicher, stabil und ohne Funken zu sprühen funktioniert. In diesem Artikel erkläre ich dir, wie du die Stromversorgung von Akkus über einen Step-Down-Converter oder eine Powerbank einrichtest und dabei sowohl die Motoren als auch den ESP32 korrekt verbindest.
Verkabelung mit 18650-Akkus und Step-Down-Converter
Wenn du drei 18650-Akkus in Serie in einem Batteriehalter verbaust, liefern sie über 10 V (bei drei Akkus in Serie). Mithilfe eines Step-Down-Converters kannst du diese Spannung auf die benötigten 5 V bzw. rund 5,1 V für den ESP32 reduzieren.
L298N Motortreiber – Stromversorgung der Motoren
Die DC-Motoren werden pro Seite jeweils parallel angeschlossen, sodass sie in die gleiche Richtung drehen. Wie genau die Motoren angeschlossen und mit Strom versorgt werden, siehst du auf den folgenden Bildern.
Robot ESP32 3D print DC Motoren Verkabelung
Hinweis: Der Motortreiber versorgt die TT-Getriebemotoren direkt mit der Spannung von den Akkus.
Nachdem die Motoren jeder Seite des Roboterautos in einer Lüsterklemme zusammengeführt wurden, schließt du diese an den Ausgängen des L298N-Motortreibers an.
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 6 V ausgelegt, können aber kurzzeitig auch mit leicht höheren Spannungen betrieben werden. Der L298N reduziert die Spannung minimal durch seinen internen Widerstand, was jedoch eher geringfügig ist.
Hier ein Bild, wie die Motoren an der L298N-H-Brücke (Motortreiber) angeschlossen werden. Drehen später die Motoren auf einer Seite entgegengesetzt der anderen Seite (obwohl das Roboterauto eigentlich geradeaus fahren sollte), musst du an der Lüsterklemme die Polung der Kabel vertauschen.
Robot ESP32 3D print DC Motoren Verkabelung H-Brücke bzw. Motortreiber
Hinweis: Für die logische Steuerung der Geschwindigkeit und Drehrichtung der Motoren über den Servo-Controller kommen über die ENA-, IN1-, IN2-, IN3-, IN4- und ENB-Pins PWM-Signale von 3,3 V. Mehr dazu im Beitrag über die logische Verkabelung der Elektronik.
Akkupack vorbereiten
In diesem Schritt wird der Batteriehalter mit den 3×18650-Akkus verkabelt:
Das schwarze Kabel (GND) des Batteriehalters geht direkt in eine Lüsterklemme.
Das rote Kabel (ca. 12 V) führt über einen Taster ebenfalls in die Lüsterklemme.
Von der Lüsterklemme geht ein Adernpaar (12 V und GND) zum Motortreiber (GND und VIN), um die Motoren mit Spannung zu versorgen.
Ein weiteres Adernpaar führt zum Step-Down-Converter, um dort die ca. 12 V auf 5 V für den ESP32 zu reduzieren.
Der Vorteil dieser Verkabelung ist, dass du mit Batteriehalter, Lüsterklemme und Taster das Roboterauto ganz einfach ein- und ausschalten kannst.
Robot ESP32 3D print Verkabelung der Stromversorgung
Hinweis: Wenn der Step-Down-Converter, wie im Bild, über zwei USB-A-Anschlüsse verfügt, verbinde den ESP32 mit einem passenden USB-Kabel. Bei einem Step-Down-Converter ohne USB-Ausgang stellst du die Ausgangsspannung (bei einem regelbaren Modell) auf 5 V ein und verbindest die Ausgänge (VOUT und GND) mit den 5 V- bzw. GND-Pins des ESP32.
Verkabelung mit einer Powerbank
Eine Powerbank mit zwei USB-A-Anschlüssen ist eine einfache Möglichkeit, den ESP32 und die Motoren mit Strom zu versorgen. Hierbei benötigst du allerdings ein USB-Kabel, dessen Stecker-Ende du abschneidest, um darüber +5 V und GND für den Motortreiber abzugreifen.
Schritt 1: USB-Kabel vorbereiten
Schneide ein altes USB-Kabel ab und isoliere die roten (+5 V) und schwarzen (GND) Adern. Die weiße und grüne Ader für Datenübertragung schneidest du kurz ab, da sie nicht benötigt werden.
Schritt 2: ESP32 anschließen
Versorge den ESP32 wie gewohnt über ein intaktes USB-Kabel an der Powerbank.
Schritt 3: Motortreiber versorgen
Verwende den zweiten USB-Anschluss der Powerbank.
Verbinde die roten (+5 V) und schwarzen (GND) Adern des abgeschnittenen USB-Kabels mit VIN und GND des L298N-Motortreibers.
Schließe die Motoren wie zuvor beschrieben an die Ausgänge des L298N an, falls du das noch nicht getan hast.
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 (Fuse), um Überströme zu vermeiden, und achte auf saubere Lötstellen sowie Steckverbindungen.
Zusammenfassung
Die Stromversorgung deines ESP32-Roboterautos kann entweder mit 18650-Akkus und einem Step-Down-Converter oder mit einer Powerbank realisiert werden. Deine Entscheidung hängt davon ab, ob du mehr Leistung und Flexibilität (Akkus) oder eine einfache und praktische Lösung (Powerbank) bevorzugst. Beide Optionen bieten eine stabile Grundlage für dein Projekt.
Im nächsten Artikel erkläre ich, wie du die logische Verkabelung deines Roboterautos 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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