3,3 V režim pre ultrazvukové snímače (pripravte HC-SR04 na 3,3 V logiku na ESP32/ESP8266, časticový fotón, atď.): 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

TL; DR: Na snímači prerušte stopu na kolíku Echo a potom ho znova pripojte pomocou deliča napätia (stopa ozveny -> 2,7 kΩ -> kolík ozveny -> 4,7 kΩ -> GND). Upraviť: Došlo k diskusia o tom, či je ESP8266 skutočne tolerantný voči 5 V na vstupoch GPIO. Espressif tvrdí, že je a nie je. Osobne by som to riskoval len vtedy, keby som mal "zvyšky" ESP8266s.

Ak ste niečo ako ja, HC-SR04 ste spoznali a obľúbili si ho ako de facto štandard pre lacné ultrazvukové snímanie vzdialenosti pre 5V projekty Arduino. Preto ich tu mám povaľovaných pomerne dosť.

Svet hobby elektroniky sa však neustále pohybuje od 5V do 3,3V. Raspberry Pie a mnoho ďalších dosiek, ako sú dosky založené na ESP8266, ESP32 alebo dosky ako Particle Photon, pracujú s logikou 3,3 V na svojich vstupno -výstupných kolíkoch.

Ak zapojíme snímač na 5V napájanie a súčasne na 3,3V piny, výstup pinu Echo bude tiež 5V a s najväčšou pravdepodobnosťou zničí 3,3V piny našej dosky mikrokontroléra. Mohli by sme sa pokúsiť pripojiť také, aké je HC-SR04 k 3,3 V, a budeme schopní získať merania, ale bohužiaľ, tieto budú často oveľa menej presné.

Riešením je stále pripojiť snímač k 5 V VCC, ale zaistiť, aby signál Echo, ktorý sa dostane do mikrokontroléra, mal iba 3,3 V, vytvorením deliča napätia pomocou dvoch odporov. Našťastie pre nás, spúšťací kolík HC-SR04 nepotrebuje 5V a tiež prijíma 3,3V, ktoré získavame z pinov nášho mikrokontroléra.

S vyššie uvedeným popisom a odkazmi pravdepodobne už máte dostatok informácií na vytvorenie deliča napätia ako súčasti vášho obvodu na doske a správne zapojenie ultrazvukového senzora.

Ak sa chcete dozvedieť, ako upraviť jeden alebo niekoľko HC-SR04 tak, aby boli pripravené na 3,3 V ako samostatné jednotky, bez ďalších obvodov, čítajte ďalej.

Krok 1: Čo potrebujete

1. Ultrazvukový senzor HC-SR04
2. Jeden odpor 4,7 kΩ a jeden 2,7 kΩ (alebo akákoľvek kombinácia odporov v rozsahu 1 až 50 kΩ s R1/(R1+R2) = asi 0,66)
3. Spájkovacie zariadenie
4. Nôž X-Acto (alebo akýkoľvek nôž, ktorý je podobne ostrý a špicatý)
5. Prijateľné spájkovacie schopnosti-alebo ochota zničiť HC-SR04 pri skúšaní niečoho nového:)
6. Voliteľné: lupa, multimetr, osciloskop, urýchľovač častíc, …

Krok 2: Nájdite stopu kolíka Echo a rozrežte ju

Pozrite sa pozorne na dosku senzora (možno pomocou lupy) a nájdite stopu, ktorá vedie k kolíku Echo.

Poznámka: Váš HC-SR04 môže mať iné rozloženie dosky plošných spojov (PCB), ako je uvedené tu! Stopa môže byť aj na druhej strane (keď sa stopa končí v okrúhlom kruhu, obvykle ide o spojenie s opačnou stranou dosky plošných spojov).

Voliteľné: Vezmite si multimetr a skontrolujte, či ste identifikovali správnu stopu testovaním kontinuity medzi kolíkom Echo a spájkovacím spojom, kde sa stopa pripája k niečomu na doske plošných spojov. Mal by ukazovať nula ohmov.

Pomocou noža niekoľkokrát opatrne prerezajte stopu na tom istom mieste. Dávajte pozor, aby ste nezrezali susedné stopy. Potom zoškrabte stopu, kým najskôr neuvidíte jej kov, potom uvidíte, ako zmizne, a ste si istí, že už neexistuje žiadne spojenie.

Poznámka: Ak stopu úplne neprerušíte, pin Echo bude stále dodávať celých 5 voltov na kolík vášho mikrokontroléra.

Voliteľné: Pomocou multimetra skontrolujte, či ste úplne prerušili rovnakú stopu, a to opätovným testovaním kontinuity medzi kolíkom Echo a spájkovacím spojom, kde sa stopa pripája k niečomu na doske plošných spojov. Mal by ukazovať nekonečné ohmy (ak ukazuje niečo v rozsahu megaohmov, je to v poriadku).

Krok 3: Spájkujte 2,7kΩ medzi kolíkom ozveny a koncom jeho stopy

Ak ste to ešte neurobili, zistite, kam stopa kolíka Echo (ktorú ste prerušili) priamo vedie k ďalšiemu prvku, ako je integrovaný obvod.

V mojom prípade je pripojený k pinu 2 tohto čipu v strede dosky plošných spojov.

Odrežte a ohnite nohy rezistora 2,7 kΩ tak, aby presne zapadli medzi kolík Echo a druhé pripojenie.

Potom spájkujte odpor na mieste (čistenie dielov na spájkovanie a nanášanie tavidla pravdepodobne tiež nezaškodí).

Krok 4: Spájkujte odpor 4,7 kΩ medzi kolíkom Echo a kolíkom GND

Odrežte a ohnite nohy rezistora 4,7 kΩ tak, aby sa zmestili medzi kolíky Echo a pin GND (alebo ich spájkovacie body na doske plošných spojov), a spájkujte ich tam.

Voliteľné: Pomocou multimetra skontrolujte odpor medzi spojmi a uistite sa, že nedošlo k skratu.

Extrémne voliteľné: Pripojte spúšťací kolík k naprogramovanému MCU, zatiaľ nepripojte pin Echo a uistite sa, že signál Echo je 3,3 V a nie 5 V pomocou vášho obľúbeného osciloskopu. Dobre, z toho si robím srandu 85%.:)

Teraz by ste mali byť schopní pripojiť svoj upravený snímač k akémukoľvek mikrokontroléru 3,3 V. Stále ho musíte napájať 5 voltmi, ale mnohé dosky mikrokontrolérov (ktoré majú regulátor napätia) tiež akceptujú 5 voltov, takže v mnohých projektoch by to malo fungovať dobre.

Pridaný bonus: tento modifikovaný senzor bude spätne kompatibilný s 5V projektmi, pretože väčšina 5V mikrokontrolérov (ako Arduino/ATMEGA) dokáže interpretovať 3,3V signály rovnakým spôsobom ako 5V.