3.3V Mod για υπερηχητικούς αισθητήρες (προετοιμασία HC-SR04 για λογική 3.3V σε ESP32/ESP8266, Particle Photon, κ.λπ.): 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

TL; DR: Στον αισθητήρα, κόψτε το ίχνος στον πείρο Echo και, στη συνέχεια, συνδέστε τον ξανά χρησιμοποιώντας ένα διαχωριστή τάσης (Echo trace -> 2,7kΩ -> Echo pin -> 4,7kΩ -> GND). Επεξεργασία: Υπήρξε κάποια συζήτηση σχετικά με το αν το ESP8266 είναι πράγματι ανεκτικό στα 5V στις εισόδους GPIO. Το Espressif ισχυρίζεται ότι είναι και δεν είναι. Προσωπικά, θα έπαιρνα το ρίσκο μόνο αν είχα "περίσσευμα" ESP8266.

Εάν είστε κάτι σαν εμένα, έχετε γνωρίσει και σας αρέσει το HC-SR04 ως το de facto πρότυπο για χαμηλού κόστους υπερηχητική ανίχνευση αποστάσεων για έργα Arduino που βασίζονται σε 5V. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχω αρκετούς από αυτούς να βρίσκονται εδώ.

Αλλά ο κόσμος των ηλεκτρονικών χόμπι κινείται σταθερά από 5V σε 3,3V. Το Raspberry Pie και πολλοί άλλοι πίνακες, όπως αυτοί που βασίζονται στο ESP8266, ESP32 ή πίνακες όπως το Particle Photon, λειτουργούν με λογική 3.3V στις ακίδες εισόδου/εξόδου τους.

Εάν συνδέσουμε τον αισθητήρα σε ισχύ 5V και ταυτόχρονα σε ακίδες 3.3V, η έξοδος του πείρου Echo θα είναι επίσης 5V και πιθανότατα θα καταστρέψει τους ακροδέκτες των 3.3V της πλακέτας μικροελεγκτή μας. Θα μπορούσαμε να προσπαθήσουμε να συνδέσουμε μια ισχύς HC-SR04 με 3,3V και θα μπορούμε να λάβουμε μετρήσεις, αλλά δυστυχώς, αυτές συχνά θα είναι πολύ λιγότερο ακριβείς.

Η λύση είναι να συνεχίσετε να συνδέετε τον αισθητήρα με 5V VCC, αλλά να βεβαιωθείτε ότι το σήμα Echo που φτάνει στον μικροελεγκτή έχει μόνο 3,3V δημιουργώντας ένα διαχωριστή τάσης χρησιμοποιώντας δύο αντιστάσεις. Ευτυχώς για εμάς, η καρφίτσα Trigger του HC-SR04 δεν χρειάζεται 5V και επίσης δέχεται το 3.3V που παίρνουμε από τις καρφίτσες του μικροελεγκτή μας.

Με την παραπάνω περιγραφή και συνδέσμους, πιθανότατα έχετε ήδη αρκετές πληροφορίες για να δημιουργήσετε ένα διαχωριστή τάσης ως μέρος του κυκλώματός σας σε μια σανίδα και να συνδέσετε σωστά έναν αισθητήρα υπερήχων.

Αν θέλετε να μάθετε πώς να τροποποιείτε ένα ή περισσότερα HC-SR04 έτσι ώστε να είναι έτοιμα για 3,3V ως αυτόνομες μονάδες, χωρίς κανένα επιπλέον κύκλωμα, διαβάστε παρακάτω.

Βήμα 1: Αυτό που χρειάζεστε

1. Υπερηχητικός αισθητήρας HC-SR04
2. Μία αντίσταση 4,7 kΩ και μία αντίσταση 2,7 kΩ (ή οποιοσδήποτε συνδυασμός αντιστάσεων στην περιοχή 1-50 kΩ με R1/(R1+R2) = περ. 0,66)
3. Εξοπλισμός συγκόλλησης
4. Μαχαίρι X-Acto (ή οποιοδήποτε μαχαίρι που είναι παρόμοιο κοφτερό και μυτερό)
5. Αποδεκτές δεξιότητες συγκόλλησης-ή η προθυμία να καταστρέψετε ένα HC-SR04 δοκιμάζοντας κάτι νέο:)
6. Προαιρετικά: μεγεθυντικός φακός, πολύμετρο, παλμογράφο, συγκρουστήρα σωματιδίων,…

Βήμα 2: Βρείτε το Trace to the Echo Pin και κόψτε το

Κοιτάξτε προσεκτικά την πλακέτα του αισθητήρα (πιθανώς χρησιμοποιώντας μεγεθυντικό φακό) και βρείτε το ίχνος που οδηγεί στην καρφίτσα Echo.

Σημείωση: Το HC-SR04 μπορεί να έχει διαφορετική διάταξη πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) από αυτήν που φαίνεται εδώ! Το ίχνος μπορεί επίσης να βρίσκεται στην άλλη πλευρά (όταν ένα ίχνος τελειώνει σε στρογγυλό κύκλο, συνήθως πρόκειται για σύνδεση με την αντίθετη πλευρά του PCB).

Προαιρετικά: Πάρτε το πολύμετρό σας και ελέγξτε ότι έχετε εντοπίσει το σωστό ίχνος δοκιμάζοντας τη συνέχεια μεταξύ του πείρου Echo και του συνδέσμου συγκόλλησης, όπου το ίχνος συνδέεται με κάτι στο PCB. Θα πρέπει να δείχνει μηδέν ωμ.

Χρησιμοποιώντας το μαχαίρι, κόψτε το ίχνος προσεκτικά πολλές φορές στο ίδιο σημείο. Προσέξτε να μην κόψετε γειτονικά ίχνη. Στη συνέχεια, αφαιρέστε το ίχνος μέχρι να δείτε πρώτα το μέταλλο του, στη συνέχεια να το δείτε να εξαφανίζεται και είστε σίγουροι ότι δεν υπάρχει πια σύνδεση.

Σημείωση: Εάν δεν διακόψετε εντελώς το ίχνος, η καρφίτσα Echo θα εξακολουθήσει να παρέχει τα 5 βολτ στην ακίδα του μικροελεγκτή σας.

Προαιρετικά: Με το πολύμετρο, βεβαιωθείτε ότι έχετε κόψει εντελώς το ίδιο ίχνος δοκιμάζοντας ξανά τη συνέχεια μεταξύ του πείρου Echo και του συνδέσμου συγκόλλησης, όπου το ίχνος συνδέεται με κάτι στο PCB. Θα πρέπει να εμφανίζει άπειρα ωμ (αν εμφανίζει κάτι στην περιοχή των μεγα-ωμ, είναι επίσης εντάξει).

Βήμα 3: Συγκολλητής 2.7kΩ μεταξύ της καρφίτσας ηχώ και του τέλους του ίχνους

Εάν δεν το έχετε κάνει ήδη, βρείτε πού το ίχνος του Echo pin (το οποίο διακόψατε) οδηγεί απευθείας ένα άλλο στοιχείο, όπως ένα IC.

Στο παράδειγμά μου, συνδέεται με τον ακροδέκτη 2 αυτού του τσιπ στη μέση του PCB.

Κόψτε και λυγίστε τα πόδια της αντίστασης 2,7kΩ για να ταιριάζουν ακριβώς μεταξύ του πείρου Echo και της άλλης σύνδεσης.

Στη συνέχεια συγκολλήστε την αντίσταση στη θέση της (ούτε ο καθαρισμός των εξαρτημάτων για συγκόλληση και η εφαρμογή ροής πιθανότατα δεν θα βλάψουν).

Βήμα 4: Αντίσταση συγκολλήσεως 4.7kΩ μεταξύ του Echo Pin και του GND Pin

Κόψτε και λυγίστε τα πόδια της αντίστασης 4,7kΩ για να χωρέσουν μεταξύ του πείρου Echo και του πείρου GND (ή των σημείων συγκόλλησης τους στο PCB) και κολλήστε τα εκεί.

Προαιρετικά: Χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο για να ελέγξετε την αντίσταση μεταξύ των συνδέσεων για να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν σορτς.

Εξαιρετικά προαιρετικό: Συνδέστε τον πείρο σκανδάλης στο προγραμματισμένο MCU σας, μην συνδέσετε ακόμα τον ακροδέκτη Echo και βεβαιωθείτε ότι το σήμα Echo είναι 3,3V και όχι 5V χρησιμοποιώντας τον αγαπημένο σας παλμογράφο. Εντάξει, αστειεύομαι 85% με αυτό.:)

Θα πρέπει τώρα να μπορείτε να συνδέσετε τον τροποποιημένο αισθητήρα σας σε οποιονδήποτε μικροελεγκτή 3.3V. Πρέπει ακόμα να το τροφοδοτήσετε με 5 βολτ, αλλά πολλές πλακέτες μικροελεγκτών (που διαθέτουν ρυθμιστή τάσης) δέχονται επίσης 5 βολτ, οπότε αυτό θα λειτουργήσει μια χαρά σε πολλά έργα.

Προστέθηκε μπόνους: αυτός ο τροποποιημένος αισθητήρας θα είναι συμβατός με έργα 5V, επειδή οι περισσότεροι μικροελεγκτές 5V (όπως το Arduino/ATMEGA) μπορούν να ερμηνεύσουν σήματα 3.3V με τον ίδιο τρόπο όπως και τα 5V.