3.3V Mod for ultralydsensorer (forbered HC-SR04 for 3.3V Logic på ESP32/ESP8266, Particle Photon, etc.): 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

TL; DR: På sensoren, kutt sporet til Echo -pinnen, og koble den deretter til igjen med en spenningsdeler (Echo trace -> 2.7kΩ -> Echo pin -> 4.7kΩ -> GND). Rediger: Det har vært litt debatt om hvorvidt ESP8266 faktisk er 5V -tolerant på GPIO -innganger. Espressif hevder både at det er og at det ikke er det. Personlig ville jeg bare tatt risikoen hvis jeg hadde "rester" av ESP8266.

Hvis du er lik meg, har du lært og likt HC-SR04 som de facto-standarden for rimelige ultralydavstandsmålinger for 5V-baserte Arduino-prosjekter. Det er derfor jeg har ganske mange av dem liggende her.

Men hobbyelektronikkens verden har jevnt beveget seg fra 5V til 3,3V. Raspberry Pie og mange andre tavler, som de som er basert på ESP8266, ESP32 eller brett som Particle Photon, jobber med 3,3V logikk på sine inngangs-/utgangspinner.

Hvis vi kobler sensoren til 5V strøm og samtidig til 3,3V pinner, vil ekko -pinnens utgang også være 5V og vil mest sannsynlig ødelegge 3,3V -pinnene på mikrokontrollerkortet vårt. Vi kan prøve å koble en HC-SR04 som den er til 3.3V strøm og vil kunne få målinger, men dessverre vil disse ofte være mye mindre nøyaktige.

Løsningen er å fortsatt koble sensoren til 5V VCC, men å sørge for at ekkosignalet som når mikrokontrolleren bare har 3,3V ved å lage en spenningsdeler ved hjelp av to motstander. Heldigvis for oss trenger ikke HC-SR04s triggerpinne 5V og godtar også 3.3V som vi får fra mikrokontrollerens pinner.

Med beskrivelsen og koblingene ovenfor har du sannsynligvis allerede nok informasjon til å lage en spenningsdeler som en del av kretsen din på et brødbrett og koble til en ultralydsensor riktig.

Hvis du vil lære å endre en eller flere HC-SR04s slik at de er 3.3V-klare som selvstendige enheter, uten ekstra kretser, kan du lese videre nedenfor.

Trinn 1: Det du trenger

1. HC-SR04 ultralydssensor
2. En 4,7kΩ og en 2,7kΩ motstand (eller hvilken som helst kombinasjon av motstander i 1-50kΩ-området med R1/(R1+R2) = ca. 0,66)
3. Loddeutstyr
4. X-Acto-kniv (eller en kniv som er like skarp og spiss)
5. Akseptable loddeferdigheter-eller viljen til å ødelegge en HC-SR04 mens du prøver noe nytt:)
6. Valgfritt: forstørrelsesglass, multimeter, oscilloskop, partikkelkollider, …

Trinn 2: Finn sporet til ekkopinnen og klipp den

Se nøye på sensorens bord (muligens ved hjelp av et forstørrelsesglass) og finn sporet som fører til Echo -pinnen.

Merk: HC-SR04 kan ha et annet layout for kretskort (PCB) enn det som vises her! Sporet kan også være på den andre siden (når et spor ender i en rund sirkel, er dette vanligvis en forbindelse til motsatt side av PCB).

Valgfritt: Ta multimeteret ditt og kontroller at du har identifisert riktig spor ved å teste for kontinuitet mellom Echo -pinnen og loddetinnet der sporet kobles til noe på PCB. Den skal vise null ohm.

Klipp sporet forsiktig flere ganger på samme sted med kniven. Vær oppmerksom på ikke å kutte nabospor. Skrap deretter av sporet til du først ser metallet, så ser det forsvinne, og du er sikker på at det ikke er noen forbindelse lenger.

Merk: Hvis du ikke bryter sporet helt, vil Echo -pinnen fortsatt levere hele 5 volt til mikrokontrollerens pin.

Valgfritt: Kontroller med multimeteret at du har kuttet det samme sporet helt ved å teste kontinuiteten mellom Echo -pinnen og loddeskjøtet der sporet kobles til noe på PCB. Det skal vise uendelige ohm (hvis det viser noe i megaohm-området, er det også greit).

Trinn 3: Lodd 2.7kΩ Mellom ekkopinnen og dens spors ende

Hvis du ikke allerede har gjort det, finner du hvor ekko -pinnens spor (som du har kuttet) direkte leder et annet element, for eksempel en IC.

I mitt eksempel er den koblet til pinne 2 på brikken i midten av kretskortet.

Klipp og bøy 2,7 kΩ motstandsbeina for å passe nøyaktig mellom Echo -pinnen og den andre tilkoblingen.

Deretter loddes motstanden på plass (rengjøring av delene til loddetinn og påføring av fluss vil trolig heller ikke skade).

Trinn 4: Lodd 4.7kΩ motstand mellom ekkopinne og GND -pinne

Klipp og bøy motbeinene på 4,7 kΩ for å passe mellom Echo -pinnen og GND -pinnen (eller loddepunktene deres på PCB), og lodd dem der.

Valgfritt: Bruk et multimeter for å kontrollere motstanden mellom tilkoblingene for å sikre at det ikke er shorts.

Ekstremt valgfritt: Koble utløseren til den programmerte MCU -en, ikke koble til Echo -pinnen ennå, og sørg for at ekkosignalet er 3,3V og ikke 5V ved å bruke favorittoscilloskopet ditt. Ok, jeg tuller 85% på det.:)

Du bør nå kunne koble den endrede sensoren til en hvilken som helst 3.3V mikrokontroller. Du trenger fortsatt å drive den med 5 volt, men mange mikrokontrollerkort (som har en spenningsregulator) godtar også 5 volt, så dette burde fungere helt fint i mange prosjekter.

Ekstra bonus: Denne modded sensoren vil være bakoverkompatibel med 5V -prosjekter, fordi de fleste 5V mikrokontrollere (som Arduino/ATMEGA) kan tolke 3.3V -signaler på samme måte som de gjør 5V.