3.3V Mod til ultralydssensorer (forbered HC-SR04 til 3.3V Logic på ESP32/ESP8266, Particle Photon, etc.): 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

TL; DR: På sensoren skal du skære sporet til Echo -stiften, og derefter tilslutte den igen ved hjælp af en spændingsdeler (Echo trace -> 2.7kΩ -> Echo pin -> 4.7kΩ -> GND). Rediger: Der har været en vis debat om, hvorvidt ESP8266 faktisk er 5V -tolerant på GPIO -input. Espressif hævder både, at det er og at det ikke er det. Personligt ville jeg kun tage risikoen, hvis jeg havde "rest" ESP8266'er.

Hvis du ligner mig, har du lært HC-SR04 at kende og lide den de facto-standard for billige ultralydsafstandsregistreringer til 5V-baserede Arduino-projekter. Derfor har jeg en del af dem liggende her.

Men hobbyelektronikens verden har bevæget sig støt fra 5V til 3,3V. Raspberry Pie og mange andre tavler, som dem der er baseret på ESP8266, ESP32 eller boards som Particle Photon, arbejder med 3,3V logik på deres input/output pins.

Hvis vi slutter sensoren til 5V strøm og samtidig til 3,3V ben, vil Echo -pinens output også være 5V og vil højst sandsynligt ødelægge 3,3V benene på vores mikrokontrollerkort. Vi kunne prøve at forbinde en som den er HC-SR04 til 3,3V strøm og vil kunne få målinger, men desværre vil disse ofte være meget mindre præcise.

Løsningen er stadig at tilslutte sensoren til 5V VCC, men for at sikre, at ekko -signalet, der når mikrokontrolleren, kun har 3,3V ved at oprette en spændingsdeler ved hjælp af to modstande. Heldigvis for os har HC-SR04s udløsertap ikke brug for 5V og accepterer også de 3.3V, som vi får fra vores mikrokontrollers stifter.

Med ovenstående beskrivelse og links har du sandsynligvis allerede nok oplysninger til at oprette en spændingsdeler som en del af dit kredsløb på et brødbræt og tilslutte en ultralydssensor korrekt.

Hvis du vil lære at ændre en eller flere HC-SR04'er, så de er 3.3V-klar som selvstændige enheder uden ekstra kredsløb, læs videre nedenfor.

Trin 1: Hvad du har brug for

1. HC-SR04 ultralydssensor
2. En 4,7kΩ og en 2,7kΩ modstand (eller en hvilken som helst kombination af modstande i området 1-50kΩ med R1/(R1+R2) = ca. 0,66)
3. Loddeudstyr
4. X-Acto-kniv (eller en kniv, der er lige så skarp og spids)
5. Acceptable loddeevner-eller viljen til at ødelægge en HC-SR04, mens du prøver noget nyt:)
6. Valgfrit: forstørrelsesglas, multimeter, oscilloskop, partikelkollider, …

Trin 2: Find spor til ekkopinden og skær den

Se nøje på sensorens bord (muligvis ved hjælp af et forstørrelsesglas) og find det spor, der fører til Echo -stiften.

Bemærk: Din HC-SR04 kan have et andet layout på printkort (PCB) end det, der er vist her! Sporet kan også være på den anden side (når et spor ender i en rund cirkel, er dette normalt en forbindelse til den modsatte side af printkortet).

Valgfrit: Tag dit multimeter og kontroller, at du har identificeret det korrekte spor ved at teste for kontinuitet mellem Echo -stiften og loddetappen, hvor sporet forbinder til noget på printkortet. Det skal vise nul ohm.

Skær sporet forsigtigt flere gange på samme sted med kniven. Vær opmærksom på ikke at skære nabospor. Skrab derefter sporet af, indtil du først ser dets metal, så ser det forsvinde, og du er sikker på, at der ikke er nogen forbindelse mere.

Bemærk: Hvis du ikke fuldstændigt afbryder sporet, leverer Echo -stiften stadig de fulde 5 volt til din mikrokontrollers pin.

Valgfrit: Kontroller med multimeteret, at du fuldstændigt har adskilt det samme spor ved igen at teste kontinuitet mellem Echo -stiften og loddetappen, hvor sporet forbinder til noget på printkortet. Det skal vise uendelige ohm (hvis det viser noget i mega-ohm-området, er det også ok).

Trin 3: Lodde 2,7 kΩ mellem ekko -stiften og dens spors ende

Hvis du ikke allerede har gjort det, skal du finde ud af, hvor ekko -pinens spor (som du skar) direkte fører et andet element, f.eks. En IC.

I mit eksempel er den forbundet til pin 2 på den chip i midten af printkortet.

Skær og bøj 2,7 kΩ modstandens ben, så de passer præcist mellem Echo -stiften og den anden forbindelse.

Lod derefter modstanden på plads (rengøring af delene til lodning og påføring af flux vil sandsynligvis heller ikke skade).

Trin 4: Lodde 4.7kΩ modstand mellem ekkopind og GND -stift

Skær og bøj 4,7 kΩ modstandens ben, så de passer mellem Echo pin og GND pin (eller deres loddepunkter på printet), og lod dem der.

Valgfrit: Brug et multimeter til at kontrollere modstanden mellem forbindelserne for at sikre, at der ikke er shorts.

Ekstremt valgfrit: Tilslut trigger -stiften til din programmerede MCU, tilslut ikke Echo -pin endnu, og sørg for, at Echo -signalet er 3,3V og ikke 5V ved hjælp af dit yndlingsoscilloskop. Okay, jeg tuller 85% med den.:)

Du skulle nu kunne tilslutte din modificerede sensor til en hvilken som helst 3.3V mikrokontroller. Du skal stadig forsyne den med 5 volt, men mange mikrokontrollerkort (der har en spændingsregulator) accepterer også 5 volt, så dette burde fungere fint i mange projekter.

Tilføjet bonus: Denne modded sensor vil være bagudkompatibel med 5V -projekter, fordi de fleste 5V -mikrokontrollere (som Arduino/ATMEGA) kan fortolke 3,3V -signaler på samme måde som de gør 5V.