3.3V Mod для ультразвуковых датчиков (подготовьте HC-SR04 для 3.3V Logic на ESP32 / ESP8266, Particle Photon и т. Д.): 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

TL; DR: на датчике отрежьте дорожку от вывода Echo, затем повторно подключите его, используя делитель напряжения (Echo trace -> 2,7 кОм -> вывод Echo -> 4,7 кОм -> GND). некоторые споры о том, действительно ли ESP8266 толерантен к 5 В на входах GPIO. Espressif утверждает, что это так и нет. Лично я бы пошел на риск, только если бы у меня были «оставшиеся» ESP8266.

Если вы похожи на меня, вы узнали и полюбили HC-SR04 как фактический стандарт недорогого ультразвукового измерения расстояния для проектов Arduino на базе 5V. Вот почему у меня их тут валяется довольно много.

Но мир электроники для хобби неуклонно движется с 5 В на 3,3 В. Raspberry Pie и многие другие платы, такие как платы на базе ESP8266, ESP32 или такие платы, как Particle Photon, работают с логикой 3,3 В на своих входных / выходных контактах.

Если мы подключим датчик к источнику питания 5 В и одновременно к контактам 3,3 В, выход вывода Echo также будет 5 В и, скорее всего, разрушит контакты 3,3 В на нашей плате микроконтроллера. Мы могли бы попробовать подключить HC-SR04 как есть к питанию 3,3 В и получить измерения, но, к сожалению, они часто будут гораздо менее точными.

Решение состоит в том, чтобы по-прежнему подключать датчик к 5 В VCC, но чтобы убедиться, что сигнал Echo, который достигает микроконтроллера, имеет только 3,3 В, путем создания делителя напряжения с использованием двух резисторов. К счастью для нас, контакту триггера HC-SR04 не требуется 5 В, а также он принимает 3,3 В, которые мы получаем от контактов нашего микроконтроллера.

С приведенным выше описанием и ссылками у вас, скорее всего, уже есть достаточно информации, чтобы создать делитель напряжения как часть вашей схемы на макете и правильно подключить ультразвуковой датчик.

Если вы хотите узнать, как модифицировать один или несколько HC-SR04 так, чтобы они были готовы к работе с напряжением 3,3 В как автономные устройства, без каких-либо дополнительных схем, читайте ниже.

Шаг 1. Что вам нужно

1. Ультразвуковой датчик HC-SR04
2. Один резистор 4,7 кОм и один резистор 2,7 кОм (или любая комбинация резисторов в диапазоне 1-50 кОм с R1 / (R1 + R2) = примерно 0,66)
3. Паяльное оборудование
4. Нож X-Acto (или любой другой такой же острый и заостренный нож)
5. Приемлемые навыки пайки - или готовность разрушить HC-SR04, пробуя что-то новое:)
6. Дополнительно: увеличительное стекло, мультиметр, осциллограф, коллайдер частиц,…

Шаг 2. Найдите след от эхо-пина и вырежьте его

Посмотрите внимательно на плату датчика (возможно, с помощью увеличительного стекла) и найдите след, который ведет к контакту Echo.

Примечание: Ваш HC-SR04 может иметь разводку печатной платы (PCB), отличную от показанной здесь! Трасса также может быть на другой стороне (когда трасса заканчивается круглым кругом, это обычно соединение с противоположной стороной печатной платы).

Необязательно: возьмите мультиметр и убедитесь, что вы определили правильную дорожку, проверив целостность цепи между выводом Echo и паяным соединением, где дорожка соединяется с чем-то на печатной плате. Он должен показать нулевое сопротивление.

С помощью ножа аккуратно прорежьте след несколько раз на одном и том же месте. Обратите внимание, чтобы не срезать соседние следы. Затем соскребите след, пока не увидите его металл, а затем исчезнете, и вы будете уверены, что связи больше нет.

Примечание. Если вы не разорвите трассу полностью, вывод Echo все равно будет подавать полные 5 вольт на вывод микроконтроллера.

Необязательно: с помощью мультиметра убедитесь, что вы полностью удалили ту же трассу, снова проверив целостность цепи между выводом Echo и паяным соединением, где дорожка соединяется с чем-то на печатной плате. Он должен показывать бесконечное количество Ом (если он показывает что-то в диапазоне мегомов, это тоже нормально).

Шаг 3: припаяйте 2,7 кОм между выводом эхо-сигнала и концом его дорожки

Если вы еще этого не сделали, найдите, где след вывода Echo (который вы разорвали) напрямую ведет к другому элементу, например, IC.

В моем примере он подключен к контакту 2 этого чипа в середине печатной платы.

Обрежьте и согните ножки резистора 2,7 кОм, чтобы они точно вошли между выводом Echo и другим соединением.

Затем припаяйте резистор на место (очистка деталей от пайки и нанесение флюса, вероятно, тоже не повредит).

Шаг 4. Припаяйте резистор 4,7 кОм между выводом эхо-сигнала и выводом GND

Отрежьте и согните ножки резистора 4,7 кОм, чтобы они поместились между выводом Echo и выводом GND (или их точками пайки на печатной плате), и припаяйте их туда.

Необязательно: используйте мультиметр, чтобы проверить сопротивление между соединениями, чтобы убедиться в отсутствии коротких замыканий.

Чрезвычайно необязательно: подключите триггерный вывод к запрограммированному MCU, пока не подключайте вывод Echo и убедитесь, что сигнал Echo составляет 3,3 В, а не 5 В, используя ваш любимый осциллограф. Хорошо, я на 85% шучу по этому поводу.:)

Теперь вы можете подключить модифицированный датчик к любому микроконтроллеру на 3,3 В. Вам все еще нужно запитать его 5 вольт, но многие платы микроконтроллеров (которые имеют регулятор напряжения) также принимают 5 вольт, поэтому во многих проектах это должно работать нормально.

Дополнительный бонус: этот модифицированный датчик будет обратно совместим с проектами на 5 В, потому что большинство микроконтроллеров на 5 В (например, Arduino / ATMEGA) могут интерпретировать сигналы 3,3 В так же, как и 5 В.