Mod 3.3V dla czujników ultradźwiękowych (przygotuj HC-SR04 dla logiki 3.3V w ESP32/ESP8266, Particle Photon, itp.): 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

TL;DR: Na czujniku przetnij ścieżkę do pinu Echo, a następnie podłącz go ponownie za pomocą dzielnika napięcia (przebieg Echo -> 2,7kΩ -> Echo pin -> 4.7kΩ -> GND). pewna debata na temat tego, czy ESP8266 jest rzeczywiście tolerancyjny na 5 V na wejściach GPIO. Espressif twierdzi, że tak jest i że tak nie jest. Osobiście zaryzykowałbym tylko, gdybym miał „resztki” ESP8266.

Jeśli jesteś podobny do mnie, poznałeś i polubiłeś HC-SR04 jako de facto standard niedrogiego ultradźwiękowego wykrywania odległości dla projektów Arduino opartych na 5V. Dlatego mam ich tutaj całkiem sporo.

Ale świat elektroniki hobbystycznej stale przesuwa się z 5V do 3,3V. Raspberry Pie i wiele innych płyt, takich jak te oparte na ESP8266, ESP32 lub płytach takich jak Particle Photon, pracuje z logiką 3,3 V na swoich pinach wejścia/wyjścia.

Jeśli podłączymy czujnik do zasilania 5V i jednocześnie do pinów 3.3V, na wyjściu Echo pin również będzie 5V i najprawdopodobniej zniszczy piny 3.3V naszej płytki mikrokontrolera. Moglibyśmy spróbować podłączyć taki HC-SR04 do zasilania 3,3 V i będziemy mogli uzyskać pomiary, ale niestety często będą one znacznie mniej dokładne.

Rozwiązaniem jest nadal podłączenie czujnika do 5V VCC, ale upewnienie się, że sygnał Echo, który dociera do mikrokontrolera ma tylko 3,3V, tworząc dzielnik napięcia za pomocą dwóch rezystorów. Na szczęście dla nas, pin Trigger HC-SR04 nie potrzebuje 5V, a także akceptuje 3,3V, które otrzymujemy z pinów naszego mikrokontrolera.

Dzięki powyższemu opisowi i linkom najprawdopodobniej masz już wystarczającą ilość informacji, aby utworzyć dzielnik napięcia jako część obwodu na płytce stykowej i prawidłowo podłączyć czujnik ultradźwiękowy.

Jeśli chcesz dowiedzieć się, jak zmodyfikować jeden lub kilka HC-SR04, aby były gotowe do podłączenia 3,3 V jako samodzielne jednostki, bez żadnych dodatkowych obwodów, przeczytaj poniżej.

Krok 1: Czego potrzebujesz

1. Czujnik ultradźwiękowy HC-SR04
2. Jeden rezystor 4,7kΩ i jeden 2,7kΩ (lub dowolna kombinacja rezystorów w zakresie 1-50kΩ z R1/(R1+R2) = ok. 0,66)
3. Sprzęt lutowniczy
4. Nóż X-Acto (lub dowolny nóż, który jest podobnie ostry i spiczasty)
5. Akceptowalne umiejętności lutowania - lub chęć zniszczenia HC-SR04 podczas próbowania czegoś nowego:)
6. Opcjonalnie: szkło powiększające, multimetr, oscyloskop, zderzacz cząstek, …

Krok 2: Znajdź ślad do szpilki echa i wytnij ją

Przyjrzyj się uważnie płytce czujnika (prawdopodobnie za pomocą lupy) i znajdź ślad, który prowadzi do szpilki Echo.

Uwaga: Twój HC-SR04 może mieć inny układ płytki drukowanej (PCB) niż ten pokazany tutaj! Ślad może również znajdować się po drugiej stronie (gdy ślad kończy się okrągłym kołem, jest to zwykle połączenie z przeciwną stroną płytki drukowanej).

Opcjonalnie: weź multimetr i sprawdź, czy zidentyfikowałeś prawidłowy ślad, testując ciągłość między pinem Echo a złączem lutowanym, gdzie ścieżka łączy się z czymś na płytce drukowanej. Powinien pokazywać zero omów.

Za pomocą noża kilkakrotnie ostrożnie odetnij ślad w tym samym miejscu. Uważaj, aby nie przeciąć sąsiednich śladów. Następnie zeskrob ślad, aż najpierw zobaczysz jego metal, potem zobaczysz, jak znika i jesteś pewien, że nie ma już żadnego połączenia.

Uwaga: Jeśli nie zerwiesz całkowicie śladu, szpilka Echo nadal będzie dostarczać pełne 5 woltów do szpilki mikrokontrolera.

Opcjonalnie: za pomocą multimetru sprawdź, czy całkowicie odciąłeś ten sam ślad, ponownie testując ciągłość między pinem Echo a złączem lutowanym, gdzie ścieżka łączy się z czymś na płytce drukowanej. Powinien pokazywać nieskończone omy (jeśli pokazuje coś w zakresie megaomów, to też jest w porządku).

Krok 3: Przylutuj 2,7kΩ między pinem echa a końcem śladu

Jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś, znajdź, gdzie ślad szpilki Echo (który odciąłeś) bezpośrednio prowadzi do innego elementu, takiego jak IC.

W moim przykładzie jest podłączony do pinu 2 tego układu w środku płytki drukowanej.

Wytnij i wygnij nogi rezystora 2,7kΩ, aby dokładnie pasowały między pinem Echo a drugim połączeniem.

Następnie przylutuj rezystor na miejscu (oczyszczenie części do lutowania i nałożenie topnika też prawdopodobnie nie zaszkodzi).

Krok 4: Przylutuj rezystor 4,7 kΩ między pinem Echo a pinem GND

Odetnij i wygnij nogi rezystora 4,7kΩ, aby zmieściły się między pinem Echo a pinem GND (lub ich punktami lutowniczymi na płytce drukowanej) i tam je przylutuj.

Opcjonalnie: użyj multimetru, aby sprawdzić rezystancję między połączeniami, aby upewnić się, że nie ma zwarć.

Niezwykle opcjonalne: podłącz pin wyzwalający do zaprogramowanego MCU, nie podłączaj jeszcze pinu Echo i upewnij się, że sygnał Echo ma 3,3 V, a nie 5 V, używając ulubionego oscyloskopu. Dobra, w 85% żartuję.:)

Teraz powinieneś być w stanie podłączyć zmodyfikowany czujnik do dowolnego mikrokontrolera 3.3V. Nadal musisz zasilać go napięciem 5 woltów, ale wiele płyt z mikrokontrolerami (z regulatorem napięcia) również akceptuje napięcie 5 woltów, więc powinno to zadziałać w wielu projektach.

Dodatkowa zaleta: ten zmodyfikowany czujnik będzie wstecznie kompatybilny z projektami 5V, ponieważ większość mikrokontrolerów 5V (takich jak Arduino/ATMEGA) może interpretować sygnały 3,3V w taki sam sposób, jak robią to 5V.