Mod 3.3V pentru senzori cu ultrasunete (pregătiți HC-SR04 pentru logica de 3.3V pe ESP32 / ESP8266, foton de particule, etc.): 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

TL; DR: Pe senzor, tăiați urmele la pinul Echo, apoi reconectați-l folosind un divizor de tensiune (Echo trace -> 2.7kΩ -> Echo pin -> 4.7kΩ -> GND). Editați: A existat unele dezbateri cu privire la faptul dacă ESP8266 este de fapt 5V tolerant la intrările GPIO. Espressif susține atât că este și că nu este. Personal, aș risca doar dacă aș avea „resturi” de ESP8266.

Dacă sunteți ceva ca mine, ați ajuns să cunoașteți și să vă placă HC-SR04 ca standard de facto pentru detectarea cu ultrasunete a distanțelor la prețuri reduse pentru proiectele Arduino bazate pe 5V. De aceea am destul de mulți dintre ei culcați aici.

Dar lumea electronicii hobby-ului se mișcă constant de la 5V la 3,3V. Raspberry Pie și multe alte plăci, cum ar fi cele bazate pe ESP8266, ESP32 sau plăci precum Particle Photon, funcționează cu logică de 3,3 V pe pinii de intrare / ieșire.

Dacă conectăm senzorul la puterea de 5V și în același timp la pinii de 3,3V, ieșirea pinului Echo va fi, de asemenea, de 5V și, cel mai probabil, va distruge pinii de 3,3V ai plăcii noastre de microcontroler. Am putea încerca să conectăm o alimentare HC-SR04 la 3.3V și vom putea obține măsurători, dar, din păcate, acestea vor fi adesea mult mai puțin precise.

Soluția este să conectați încă senzorul la 5V VCC, dar să vă asigurați că semnalul Echo care ajunge la microcontroler are doar 3,3V prin crearea unui divizor de tensiune folosind două rezistențe. Din fericire pentru noi, pinul de declanșare al HC-SR04 nu are nevoie de 5V și, de asemenea, acceptă 3.3V pe care îl obținem de la pinii microcontrolerului.

Cu descrierea și legăturile de mai sus, cel mai probabil aveți deja suficiente informații pentru a crea un divizor de tensiune ca parte a circuitului dvs. pe o placă de calcul și pentru a conecta corect un senzor ultrasonic.

Dacă doriți să aflați cum să modificați unul sau mai multe HC-SR04, astfel încât acestea să fie gata de 3.3V ca unități independente, fără alte circuite suplimentare, citiți mai jos.

Pasul 1: De ce aveți nevoie

1. Senzor cu ultrasunete HC-SR04
2. Un rezistor de 4,7 kΩ și un rezistor de 2,7 kΩ (sau orice combinație de rezistențe din gama 1-50 kΩ cu R1 / (R1 + R2) = cca 0,66)
3. Echipamente de lipit
4. Cuțit X-Acto (sau orice cuțit ascuțit și ascuțit)
5. Abilități de lipit acceptabile - sau dorința de a distruge un HC-SR04 în timp ce încercați ceva nou:)
6. Opțional: lupă, multimetru, osciloscop, colizorul de particule, …

Pasul 2: Găsiți urmele pentru Echo Pin și tăiați-o

Priviți cu atenție placa senzorului (eventual folosind o lupă) și găsiți urmele care duc la știftul Echo.

Notă: HC-SR04 ar putea avea un aspect diferit al plăcii cu circuite imprimate (PCB) decât cel prezentat aici! Urma ar putea fi, de asemenea, pe cealaltă parte (atunci când o urmă se termină într-un cerc rotund, aceasta este de obicei o conexiune la partea opusă a PCB-ului).

Opțional: luați multimetrul și verificați dacă ați identificat urmele corecte testând continuitatea între pinul Echo și articulația de lipit în cazul în care traseul se conectează la ceva de pe PCB. Ar trebui să arate zero ohmi.

Cu ajutorul cuțitului, tăiați cu atenție urma de mai multe ori în același loc. Acordați atenție să nu tăiați urmele vecine. Apoi, îndepărtați urmele până când îi vedeți mai întâi metalul, apoi vedeți-l cum dispare și sunteți sigur că nu mai există nicio conexiune.

Notă: Dacă nu tăiați complet urmele, pinul Echo va livra tot 5 volți pinului microcontrolerului.

Opțional: cu multimetrul, verificați dacă ați tăiat complet aceeași urmă testând din nou continuitatea între pinul Echo și îmbinarea lipirii, unde traseul se conectează la ceva de pe PCB. Ar trebui să afișeze infiniti ohmi (dacă arată ceva în domeniul mega-ohmilor, este ok, de asemenea).

Pasul 3: lipiți 2.7kΩ între pinul de ecou și capătul urmelor sale

Dacă nu ați făcut-o deja, găsiți unde urmele pinului Echo (pe care le-ați tăiat) conduce în mod direct un alt element, cum ar fi un IC.

În exemplul meu, este conectat la pinul 2 al acelui cip în mijlocul PCB-ului.

Tăiați și îndoiți picioarele rezistorului de 2.7kΩ pentru a se potrivi exact între știftul Echo și cealaltă conexiune.

Apoi lipiți rezistorul la locul său (curățarea pieselor pentru lipire și aplicarea fluxului probabil nu vor strica nici ele).

Pasul 4: rezistență de lipit 4.7kΩ între pinul Echo și pinul GND

Tăiați și îndoiți picioarele rezistorului de 4.7kΩ pentru a se încadra între pinul Echo și pinul GND (sau punctele de lipire ale acestora pe PCB) și lipiți-le acolo.

Opțional: utilizați un multimetru pentru a verifica rezistența dintre conexiuni pentru a vă asigura că nu există pantaloni scurți.

Extrem de opțional: conectați pinul de declanșare la MCU-ul dvs. programat, nu conectați încă pinul Echo și asigurați-vă că semnalul Echo este de 3,3V și nu de 5V folosind osciloscopul preferat. Bine, glumesc 85% pe asta.:)

Acum ar trebui să puteți conecta senzorul modificat la orice microcontroler de 3,3V. Încă trebuie să-l alimentați cu 5 volți, dar multe plăci de microcontroler (care au un regulator de tensiune) acceptă, de asemenea, 5 volți, deci acest lucru ar trebui să funcționeze bine în multe proiecte.

Bonus adăugat: acest senzor modificat va fi compatibil cu proiectele de 5V, deoarece majoritatea microcontrolerelor de 5V (cum ar fi Arduino / ATMEGA) pot interpreta semnalele de 3,3V în același mod ca și 5V.