EJA M v1.0 - Board ESP32 LoRa/GPS Cho Phao Quan Trắc Biển

Board này là gì

Đây là board ESP32 open-source thiết kế cho phao quan trắc đại dương, kết hợp truyền tin LoRa tầm xa, định vị GPS, đồng hồ thời gian thực để lên lịch, chuỗi mạch sạc/ổn áp pin, và mạch điều khiển servo motor trên cùng một PCB. Đây là phiên bản thứ ba trong dòng mạch điện tử phao của tác giả, thay thế hai board riêng biệt trước đó (Buoy A và Buoy B) cùng thiết kế onboard gateway bằng một board hợp nhất duy nhất.

Thành phần chính

• ESP32-WROOM-32D (4MB), vi điều khiển chính
• Bộ thu phát LoRa RFM95W-915S2 kèm connector anten U.FL
• Module GPS ATGM332D-5N31 kèm connector anten U.FL và pin dự phòng CR2032
• Đồng hồ thời gian thực DS3231M
• Cầu nối USB-to-UART/I2C FT260S-U kèm mạch auto-reset cho ESP32
• Mạch sạc Li-Ion TP4056 cho cell 18650, có LED báo sạc/chờ
• Bộ chuyển đổi SEPIC LTC3113 (giữ ổn định 3.3V bất kể trạng thái sạc của pin)
• Bộ chuyển đổi boost TPS61030 (5V/2A) cho servo motor ngoài
• IC điều khiển nút nhấn on/off LTC2954
• Connector cho accelerometer ADXL343, cộng thêm header cho các chân ESP32 chưa dùng

Có thể dùng để làm gì

• Lắp ráp mạch điện tử phao quan trắc EJA đúng theo thiết kế gốc
• Bất kỳ dự án ESP32 chạy pin nào cần LoRa + GPS + RTC + nguồn servo ổn định trên cùng một board
• Tham khảo thiết kế bảo vệ EMC cho USB-C, mạch auto-reset dựa trên FTDI, và ổn áp 3.3V độc lập với điện áp pin qua SEPIC

Lưu ý trước khi dùng

• Nastrotek chưa tự gia công hoặc kiểm thử độc lập board này.
• Đây là bản nâng cấp/thay thế cho các thiết kế trước đó của tác giả: Buoy A, Buoy B, và Onboard Gateway, phát triển trong khuôn khổ dự án "EJA" cho Hackaday 2021 Dream Team.
• Không hàn cả R32 và R33 — đây là hai jumper thay thế nhau (ngõ ra SEPIC hoặc nối thẳng vào pin), hàn cả hai sẽ gây ngắn mạch giữa 3.3V và pin. Ghi chú gốc của tác giả nói rõ: không hàn R33.
• Kích thước PCB (97.5 x 51.2mm) và vùng cấm linh kiện ở lớp sau do vỏ phao quy định — kiểm tra file pcb_dimensions_boundaries.png trước khi tái sử dụng outline này cho vỏ khác.
• Cấp phép theo Apache License 2.0.

Nguồn / tham khảo

Thiết kế phần cứng gốc bởi Leonardo Ward, thuộc dự án EJA trên Hackaday.io.

Các ảnh PCB trên trang này được giữ từ repository gốc và ghi công cho Leonardo Ward theo Apache License 2.0. Nastrotek không tuyên bố sở hữu thiết kế hoặc ảnh gốc.

Cách đánh giá board này

Hãy xem resource này như điểm bắt đầu để review, không phải một board nên đặt sản xuất ngay mà không kiểm tra. Trước tiên hãy mở schematic và xác định đường nguồn vào, regulator, MCU hoặc controller chính, connector ngoài, cổng nạp firmware và các giao tiếp với cảm biến hoặc màn hình. Khi các khối chức năng đã rõ, bạn sẽ dễ biết thiết kế có hợp với dự án của mình không.

Với board cho phao quan trắc, mình sẽ xem các chi tiết môi trường khắc nghiệt trước: bảo vệ đầu vào nguồn, đường antenna LoRa/GPS, connector có đủ kín không, nguy cơ ăn mòn, test point cho sửa ngoài hiện trường và việc ESP32 còn nạp được sau khi board đã gắn vào vỏ hoặc đổ keo. Layout phải phục vụ bảo trì, không chỉ pass DRC.

Trước khi dùng lại file

• Kiểm tra license và ghi chú của tác giả gốc.
• Xác nhận mức điện áp trước khi nối module ngoài.
• So lại pinout connector với dây và cảm biến bạn dùng.
• Kiểm tra khả năng mua linh kiện trong BOM trước khi đặt PCB.
• Xuất lại Gerber từ tool thiết kế nếu bạn đã chỉnh sửa.
• Với thiết kế chưa tự test, hãy xem như tài liệu tham khảo cho đến khi đã gia công và đo thực tế.

Trường hợp sử dụng phù hợp

Resource dạng này hữu ích khi bạn muốn học từ một thiết kế phần cứng open-source thật, mượn một phần mạch hoặc so sánh quyết định layout trước khi tự vẽ board. Ngay cả khi không đặt sản xuất trực tiếp, schematic vẫn có giá trị để tham khảo nguồn, connector, ràng buộc cơ khí hoặc quá trình bring-up firmware.

Với prototype sản phẩm nhỏ, cách tốt nhất là dùng lại ý tưởng một cách có kiểm soát: copy nguyên lý, không copy toàn bộ board khi chưa hiểu bối cảnh. Hãy ghi rõ phần đã chỉnh, lưu lại giả định và thêm điểm đo để board đầu tiên sau khi gia công thật sự giúp bạn học được điều gì đó.

Đọc thêm liên quan

• Checklist review PCB
• Checklist review schematic ESP32
• Net class và trace width cho PCB
• Ground plane cơ bản khi layout PCB