Mod de 3,3 V per a sensors d'ultrasons (prepareu HC-SR04 per a la lògica de 3,3 V a ESP32 / ESP8266, fotó de partícules, etc.): 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

TL; DR: al sensor, talleu el traç al pin Echo i torneu-lo a connectar mitjançant un divisor de tensió (Echo trace -> 2,7 kΩ -> Echo pin -> 4,7 kΩ -> GND). Edició: hi ha hagut alguns debats sobre si l'ESP8266 és realment tolerant a 5V a les entrades GPIO. Espressif afirma que és i que no ho és. Personalment, només assumiria el risc si hagués sobrat ESP8266.

Si sou com jo, heu conegut i us agrada l’HC-SR04 com l’estàndard de facto per a la detecció ultrasònica de baix cost per a projectes Arduino basats en 5V. Per això, en tinc bastants estirats aquí.

Però el món de l’electrònica per a aficions s’ha anat movent constantment de 5V a 3,3V. El Raspberry Pie i moltes altres plaques, com les basades en l’ESP8266, l’ESP32 o les plaques com el Particle Photon, funcionen amb una lògica de 3,3 V als seus pins d’entrada / sortida.

Si connectem el sensor a una potència de 5 V i, al mateix temps, a pins de 3,3 V, la sortida del pin Echo també serà de 5 V i probablement destruirà els pins de 3,3 V de la nostra placa de microcontrolador. Podríem intentar connectar una potència HC-SR04 a 3,3 V i podrem obtenir mesures, però, malauradament, sovint seran molt menys precises.

La solució és connectar encara el sensor a 5 VCC, però assegureu-vos que el senyal Echo que arriba al microcontrolador només tingui 3,3 V creant un divisor de voltatge mitjançant dues resistències. Per sort per a nosaltres, el pin Trigger de l'HC-SR04 no necessita 5V i també accepta els 3,3V que obtenim dels pins del nostre microcontrolador.

Amb la descripció i els enllaços anteriors, és probable que ja tingueu prou informació per crear un divisor de voltatge com a part del circuit en una placa de connexió i connectar correctament un sensor d’ultrasons.

Si voleu aprendre a modificar un o diversos HC-SR04 per tal que estiguin preparats per a 3.3V com a unitats autònomes, sense cap circuit addicional, llegiu a continuació.

Pas 1: el que necessiteu

1. Sensor d'ultrasons HC-SR04
2. Una resistència de 4,7 kΩ i una resistència de 2,7 kΩ (o qualsevol combinació de resistències de 1 a 50 kΩ amb R1 / (R1 + R2) = 0,66)
3. Equip de soldadura
4. Ganivet X-Acto (o qualsevol ganivet que sigui similar i punxegut)
5. Habilitats de soldadura acceptables o la voluntat de destruir un HC-SR04 mentre proveu alguna cosa nova:)
6. Opcional: lupa, multímetre, oscil·loscopi, col·lisionador de partícules, …

Pas 2: cerqueu la traça del passador de ressò i talleu-lo

Mireu atentament la placa del sensor (possiblement amb una lupa) i trobeu la traça que condueix al pin Echo.

Nota: És possible que el vostre HC-SR04 tingui un disseny de placa de circuit imprès (PCB) diferent del que es mostra aquí. La traça també es pot trobar a l'altre costat (quan una traça acaba en un cercle rodó, normalment és una connexió al costat oposat del PCB).

Opcional: agafeu el multímetre i comproveu que heu identificat la traça correcta provant la continuïtat entre el pin Echo i la junta de soldadura on la traça es connecta a alguna cosa del PCB. Ha de mostrar zero ohms.

Amb el ganivet, talla la traça amb cura diverses vegades al mateix lloc. Presteu atenció a no tallar rastres veïns. A continuació, rasqueu la traça fins que vegeu el seu metall per primer cop, després vegeu-lo com desapareix i esteu segur que ja no hi ha connexió.

Nota: Si no es retalla completament la traça, el pin Echo continuarà lliurant els 5 volts complets al pin del microcontrolador.

Opcional: amb el multímetre, comproveu que heu tallat completament la mateixa traça provant de nou la continuïtat entre el pin Echo i la junta de soldadura on la traça es connecta a alguna cosa del PCB. Ha de mostrar infinits ohms (si mostra alguna cosa en el rang dels megaohms, també està bé).

Pas 3: soldar 2,7 kΩ entre el pin de ressò i el final del seu traç

Si encara no ho heu fet, cerqueu on la traça del pin Echo (que heu tallat) condueix directament a un altre element, com ara un IC.

En el meu exemple, està connectat al pin 2 d'aquest xip al mig del PCB.

Tallar i doblegar les potes de la resistència de 2,7 kΩ perquè encaixin exactament entre el pin Echo i l'altra connexió.

A continuació, soldeu la resistència al seu lloc (netejar les peces per soldar-les i aplicar el flux probablement tampoc farà mal).

Pas 4: soldar la resistència de 4,7 kΩ entre el pin Echo i el pin GND

Talleu i doblegueu les potes de la resistència de 4,7 kΩ perquè encaixin entre el pin Echo i el pin GND (o els seus punts de soldadura del PCB) i soldeu-los allà.

Opcional: utilitzeu un multímetre per comprovar la resistència entre les connexions per assegurar-vos que no hi hagi curts.

Molt opcional: connecteu el pin del disparador al vostre MCU programat, no connecteu el pin Echo encara i assegureu-vos que el senyal Echo sigui de 3,3 V i no de 5 V mitjançant el vostre oscil·loscopi favorit. D’acord, en faig un 85% de broma.:)

Ara hauríeu de poder connectar el sensor modificat a qualsevol microcontrolador de 3,3 V. Encara cal alimentar-lo amb 5 volts, però moltes plaques de microcontroladors (que tenen un regulador de voltatge) també accepten 5 volts, de manera que això hauria de funcionar bé en molts projectes.

Bon afegit: aquest sensor modificat serà compatible amb els projectes de 5V, perquè la majoria dels microcontroladors de 5V (com Arduino / ATMEGA) poden interpretar els senyals de 3,3V de la mateixa manera que ho fan 5V.