3.3V Mod för ultraljudssensorer (förbered HC-SR04 för 3.3V Logic på ESP32/ESP8266, Particle Photon, etc.): 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

TL; DR: På sensorn, klipp av spåret till Echo -stiftet, anslut sedan det igen med en spänningsdelare (Echo trace -> 2.7kΩ -> Echo pin -> 4.7kΩ -> GND). Redigera: Det har skett lite debatt om ESP8266 faktiskt är 5V -tolerant på GPIO -ingångar. Espressif hävdar både att det är och att det inte är det. Personligen skulle jag bara ta risken om jag hade "rester" av ESP8266.

Om du är något liknande mig har du lärt känna och tycka om HC-SR04 som de facto-standarden för billiga ultraljudsavståndsmätningar för 5V-baserade Arduino-projekt. Det är därför jag har ganska många av dem som ligger här.

Men hobbyelektronikens värld har stadigt gått från 5V till 3,3V. Raspberry Pie och många andra kort, som de som är baserade på ESP8266, ESP32 eller brädor som Particle Photon, arbetar med 3,3V logik på sina ingångs-/utgångsstiften.

Om vi ansluter sensorn till 5V -ström och samtidigt till 3,3V -stift, kommer Echo -stiftets utgång också att vara 5V och förstör sannolikt 3,3V -stiften på vårt mikrokontrollerkort. Vi kan försöka ansluta en HC-SR04 som den är till 3.3V effekt och kommer att kunna få mätningar, men tyvärr blir dessa ofta mycket mindre exakta.

Lösningen är att fortfarande ansluta sensorn till 5V VCC, men att se till att ekosignalen som når mikrokontrollern endast har 3,3V genom att skapa en spänningsdelare med två motstånd. Tur för oss, att HC-SR04: s triggstift inte behöver 5V och accepterar också de 3.3V som vi får från våra mikrokontrollerns stift.

Med ovanstående beskrivning och länkar har du troligen redan tillräckligt med information för att skapa en spänningsdelare som en del av din krets på en brödbräda och ansluta en ultraljudssensor korrekt.

Om du vill lära dig hur du ändrar ett eller flera HC-SR04 så att de är 3.3V-klara som fristående enheter, utan några extra kretsar, läs vidare nedan.

Steg 1: Vad du behöver

1. HC-SR04 ultraljudssensor
2. Ett 4,7kΩ och ett 2,7kΩ motstånd (eller någon kombination av motstånd i 1-50kΩ intervallet med R1/(R1+R2) = ca. 0,66)
3. Lödutrustning
4. X-Acto-kniv (eller vilken kniv som är lika vass och spetsig)
5. Godtagbara lödningskunskaper-eller viljan att förstöra en HC-SR04 medan du testar något nytt:)
6. Valfritt: förstoringsglas, multimeter, oscilloskop, partikelkolliderare, …

Steg 2: Hitta spåret till Echo Pin och klipp ut det

Titta noga på sensorkortet (eventuellt med förstoringsglas) och hitta spåret som leder till Echo -stiftet.

Obs! Din HC-SR04 kan ha en annan layout för kretskort (PCB) än den som visas här! Spåret kan också vara på andra sidan (när ett spår slutar i en rund cirkel, är detta vanligtvis en anslutning till den motsatta sidan av kretskortet).

Valfritt: Ta din multimeter och kontrollera att du har identifierat rätt spår genom att testa kontinuitet mellan Echo -stiftet och lödfogen där spåret ansluter till något på kretskortet. Den ska visa noll ohm.

Skär spåret noggrant med kniven flera gånger på samma plats. Var uppmärksam på att inte skära grannspår. Skrapa sedan av spåret tills du först ser dess metall, sedan ser den försvinna, och du är säker på att det inte finns någon koppling längre.

Obs! Om du inte helt bryter spåret kommer Echo -stiftet fortfarande att leverera hela 5 volt till din mikrokontrollers stift.

Valfritt: Kontrollera med multimetern att du helt har brutit samma spår genom att igen testa kontinuiteten mellan Echo -stiftet och lödfogen där spåret ansluter till något på kretskortet. Det ska visa oändliga ohm (om det visar något i megaohm-området är det också ok).

Steg 3: Löd 2,7 kΩ mellan Echo Pin och dess spårslut

Om du inte redan har gjort det, ta reda på var Echo -stiftets spår (som du skar av) leder direkt till ett annat element, till exempel en IC.

I mitt exempel är det anslutet till stift 2 på det chipet i mitten av kretskortet.

Klipp och böj 2,7 kΩ motståndets ben för att passa exakt mellan Echo -stiftet och den andra anslutningen.

Löd sedan motståndet på plats (rengöring av delarna till lödning och applicering av flussmedel kommer antagligen inte heller att skada).

Steg 4: Löd 4.7kΩ motstånd mellan Echo Pin och GND Pin

Klipp och böj motstånden på 4,7 kΩ för att passa mellan Echo -stiftet och GND -stiftet (eller deras lödpunkter på kretskortet) och löd dem där.

Valfritt: Använd en multimeter för att kontrollera motståndet mellan anslutningarna för att se till att det inte finns några shorts.

Extremt valfritt: Anslut utlösaren till din programmerade MCU, anslut inte Echo -stiftet ännu och se till att ekosignalen är 3,3V och inte 5V med ditt favoritoscilloskop. Okej, jag skojar 85% på den.:)

Du bör nu kunna ansluta din modifierade sensor till en 3.3V mikrokontroller. Du måste fortfarande driva den med 5 volt, men många mikrokontrollerkort (som har en spänningsregulator) accepterar också 5 volt, så det borde fungera bra i många projekt.

Extra bonus: den här modifierade sensorn kommer att vara bakåtkompatibel med 5V -projekt, eftersom de flesta 5V -mikrokontroller (som Arduino/ATMEGA) kan tolka 3,3V -signaler på samma sätt som de gör 5V.