3.3V mod za ultrazvočne senzorje (pripravite HC-SR04 za 3.3V logiko na ESP32/ESP8266, foton delcev itd.): 4 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

TL; DR: Na senzorju izrežite sled na Echo pin, nato pa ga znova priključite z delilnikom napetosti (Echo trace -> 2,7kΩ -> Echo pin -> 4,7kΩ -> GND). Edit: Prišlo je do nekaj razprav o tem, ali je ESP8266 dejansko 5V toleranten na vhodih GPIO. Espressif trdi, da je in da ni. Osebno bi tvegal le, če bi imel "ostanke" ESP8266.

Če ste kaj podobnega meni, ste spoznali in všeč HC-SR04 kot dejanski standard za poceni ultrazvočno zaznavanje razdalje za projekte Arduino s 5V. Zato jih kar nekaj leži tukaj.

Toda svet hobi elektronike se vztrajno premika od 5V proti 3.3V. Raspberry Pie in mnoge druge plošče, na primer tiste, ki temeljijo na ESP8266, ESP32 ali plošče, kot je foton delcev, delujejo z logiko 3.3V na svojih vhodno/izhodnih zatičih.

Če senzor priključimo na napajanje 5V in hkrati na zatiče 3.3V, bo izhod pin Echo prav tako 5V in bo najverjetneje uničil 3.3V nožice naše plošče mikrokrmilnika. Lahko bi poskusili priključiti HC-SR04, kakršen je, na napajanje 3,3 V in bomo lahko dobili meritve, vendar bodo te pogosto veliko manj natančne.

Rešitev je v tem, da senzor še vedno priključite na 5 V VCC, vendar se prepričajte, da ima signal Echo, ki doseže mikrokontroler, le 3,3 V z ustvarjanjem delilnika napetosti z uporabo dveh uporov. Na našo srečo sprožilni zatič HC-SR04 ne potrebuje 5V in prav tako sprejema 3.3V, ki ga dobimo iz nožic našega mikrokrmilnika.

Z zgornjim opisom in povezavami imate najverjetneje že dovolj informacij, da ustvarite delilnik napetosti kot del svojega vezja na plošči in pravilno priključite ultrazvočni senzor.

Če se želite naučiti, kako spremeniti enega ali več HC-SR04, tako da so pripravljene na 3,3 V kot samostojne enote, brez dodatnega vezja, preberite spodaj.

1. korak: Kaj potrebujete

1. HC-SR04 Ultrazvočni senzor
2. En upor 4,7 kΩ in 2,7 kΩ (ali katera koli kombinacija uporov v območju 1-50 kΩ z R1/(R1+R2) = približno 0,66)
3. Oprema za spajkanje
4. Nož X-Acto (ali kateri koli nož, ki je podobno oster in koničast)
5. Sprejemljive sposobnosti spajkanja-ali pripravljenost uničiti HC-SR04, medtem ko preizkusite nekaj novega:)
6. Izbirno: povečevalno steklo, multimeter, osciloskop, trkalnik delcev,…

2. korak: Poiščite sled do odmeva in ga izrežite

Pozorno poglejte ploščo senzorja (po možnosti s povečevalnim steklom) in poiščite sled, ki vodi do zatiča Echo.

Opomba: Vaš HC-SR04 ima lahko drugačno postavitev tiskanega vezja (PCB), kot je prikazana tukaj! Sled je lahko tudi na drugi strani (ko se sled konča v okroglem krogu, je to običajno povezava z nasprotno stranjo tiskanega vezja).

Izbirno: Vzemite multimeter in preverite, ali ste ugotovili pravilno sled, tako da preizkusite neprekinjenost med odmevnim zatičem in spajkalnim spojem, kjer se sled poveže z nečim na tiskanem vezju. Pokazati mora nič ohmov.

Z nožem večkrat previdno prerežite sled na istem mestu. Pazite, da ne porežete sosednjih sledi. Nato odstranite sled, dokler prvič ne vidite njene kovine, nato pa vidite, kako izgine, in prepričani ste, da ni več nobene povezave.

Opomba: Če sledenja ne prekinete v celoti, bo echo pin še vedno dal polnih 5 voltov na pin vašega mikrokrmilnika.

Neobvezno: Z multimetrom preverite, ali ste popolnoma odstranili isto sled, tako da znova preizkusite neprekinjenost med odmevnim zatičem in spajkalnim spojem, kjer se sled poveže z nečim na tiskanem vezju. Moral bi prikazovati neskončne ohme (če prikazuje nekaj v območju mega ohmov, je tudi to v redu).

Korak 3: Spajkajte 2,7 kΩ med odmevnim zatičem in koncem njegove sledi

Če tega še niste storili, poiščite, kje sled Echo pin (ki ste jo ločili) neposredno vodi do drugega elementa, kot je IC.

V mojem primeru je priključen na pin 2 tega čipa na sredini tiskanega vezja.

Odrežite in upognite noge upora 2,7 kΩ, da se popolnoma prilegajo med odmevom Echo in drugim priključkom.

Nato spajkajte upor na mestu (čiščenje delov za spajkanje in nanašanje toka verjetno ne bo škodilo).

Korak 4: Spajkajte 4,7 kΩ upor med odmevnim zatičem in zatičem GND

Odrežite in upognite noge upora 4,7 kΩ, da se prilegajo med odmevom EH in zatičem GND (ali njihovimi točkami spajkanja na tiskanem vezju) in jih tam spajkajte.

Izbirno: z multimetrom preverite upor med povezavami in se prepričajte, da ni kratkih stikov.

Izjemno neobvezno: sprožilni zatič priključite na programirani MCU, še ne priključite zatiča Echo in se prepričajte, da je signal Echo 3.3V in ne 5V z vašim najljubšim osciloskopom. Ok, 85% se šalim glede tega.:)

Zdaj bi morali spremenjeni senzor priključiti na kateri koli 3.3V mikrokrmilnik. Še vedno ga morate napajati s 5 volti, vendar številne plošče mikrokrmilnika (ki imajo regulator napetosti) sprejmejo tudi 5 voltov, zato bi se to v mnogih projektih dobro izšlo.

Dodatni bonus: ta modificirani senzor bo nazaj združljiv s projekti 5V, saj lahko večina 5V mikrokrmilnikov (na primer Arduino/ATMEGA) razlaga 3.3V signale enako kot 5V.