Mod 3.3 V para Sensores Ultrassônicos (prepare HC-SR04 para 3.3 V Logic em ESP32 / ESP8266, Particle Photon, Etc.): 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

TL; DR: No sensor, corte o traço para o pino de eco, em seguida, reconecte-o usando um divisor de tensão (traço de eco -> 2,7kΩ -> pino de eco -> 4,7kΩ -> GND). Editar: Houve algum debate se o ESP8266 é realmente tolerante a 5V nas entradas GPIO. O Espressif afirma que é e que não é. Pessoalmente, eu só correria o risco se tivesse ESP8266s "sobras".

Se você for como eu, você conhece e gosta do HC-SR04 como o padrão de fato para detecção de distância ultrassônica de baixo custo para projetos de Arduino baseados em 5V. É por isso que tenho alguns deles por aqui.

Mas o mundo da eletrônica de passatempo tem mudado constantemente de 5V para 3,3V. A Raspberry Pie e muitas outras placas, como aquelas baseadas no ESP8266, ESP32 ou placas como a Particle Photon, estão trabalhando com lógica de 3,3 V em seus pinos de entrada / saída.

Se conectarmos o sensor à alimentação de 5 V e ao mesmo tempo aos pinos de 3,3 V, a saída do pino do Echo também será de 5 V e provavelmente destruirá os pinos de 3,3 V da placa do microcontrolador. Poderíamos tentar conectar um HC-SR04 no estado em que se encontra à alimentação de 3,3 V e poderemos obter medições, mas, infelizmente, muitas vezes elas serão muito menos precisas.

A solução ainda é conectar o sensor a 5V VCC, mas ter certeza de que o sinal Echo que chega ao microcontrolador tem apenas 3,3V criando um divisor de tensão usando dois resistores. Para nossa sorte, o pino Trigger do HC-SR04 não precisa de 5V e também aceita os 3,3V que obtemos dos pinos do nosso microcontrolador.

Com a descrição e os links acima, você provavelmente já tem informações suficientes para criar um divisor de tensão como parte de seu circuito em uma placa de ensaio e conectar um sensor ultrassônico corretamente.

Se você quiser aprender como modificar um ou vários HC-SR04s para que fiquem prontos para 3,3 V como unidades independentes, sem nenhum circuito extra, continue lendo.

Etapa 1: O que você precisa

1. Sensor Ultrassônico HC-SR04
2. Um resistor de 4,7kΩ e um de 2,7kΩ (ou qualquer combinação de resistores na faixa de 1-50kΩ com R1 / (R1 + R2) = ca. 0,66)
3. Equipamento de solda
4. Faca X-Acto (ou qualquer faca que seja igualmente afiada e pontiaguda)
5. Habilidades de soldagem aceitáveis - ou a vontade de destruir um HC-SR04 enquanto experimenta algo novo:)
6. Opcional: lupa, multímetro, osciloscópio, colisor de partículas, …

Etapa 2: encontre o traço até o pino do eco e corte-o

Observe atentamente a placa do sensor (possivelmente usando uma lupa) e encontre o traço que leva ao pino de eco.

Nota: Seu HC-SR04 pode ter um layout de placa de circuito impresso (PCB) diferente do mostrado aqui! O traço também pode estar do outro lado (quando um traço termina em um círculo redondo, geralmente é uma conexão com o lado oposto do PCB).

Opcional: Pegue seu multímetro e verifique se você identificou o traço correto testando a continuidade entre o pino Echo e a junta de solda onde o traço se conecta a algo no PCB. Deve mostrar zero ohms.

Com a faca, corte o traço cuidadosamente várias vezes no mesmo local. Preste atenção para não cortar rastros vizinhos. Em seguida, raspe o traço até ver seu metal pela primeira vez, depois o veja desaparecer e você terá certeza de que não há mais conexão.

Observação: se você não cortar completamente o traço, o pino Echo ainda fornecerá os 5 volts completos para o pino do seu microcontrolador.

Opcional: com o multímetro, verifique se você cortou completamente o mesmo traço testando novamente a continuidade entre o pino Echo e a junta de solda onde o traço se conecta a algo no PCB. Deve mostrar ohms infinitos (se mostrar algo na faixa de mega-ohms, tudo bem também).

Etapa 3: solda 2,7 kΩ entre o pino do eco e a extremidade do traço

Se ainda não o fez, descubra onde o traço do pino do Echo (que você cortou) leva diretamente outro elemento, como um IC.

No meu exemplo, ele está conectado ao pino 2 daquele chip no meio do PCB.

Corte e dobre as pernas do resistor de 2,7 kΩ para caber exatamente entre o pino Echo e a outra conexão.

Em seguida, solde o resistor no lugar (limpar as peças para soldar e aplicar fluxo provavelmente também não fará mal).

Etapa 4: Resistor de solda de 4,7 kΩ entre o pino do eco e o pino GND

Corte e dobre as pernas do resistor de 4,7 kΩ para caber entre o pino Echo e o pino GND (ou seus pontos de solda no PCB) e solde-os ali.

Opcional: use um multímetro para verificar a resistência entre as conexões para certificar-se de que não há curtos.

Extremamente opcional: conecte o pino de disparo ao seu MCU programado, não conecte o pino do Echo ainda e certifique-se de que o sinal do Echo seja 3,3 V e não 5 V usando seu osciloscópio favorito. Ok, estou 85% brincando com isso.:)

Agora você deve ser capaz de conectar seu sensor modificado a qualquer microcontrolador de 3,3V. Você ainda precisa alimentá-lo com 5 volts, mas muitas placas de microcontrolador (que têm um regulador de tensão) também aceitam 5 volts, então isso deve funcionar bem em muitos projetos.

Bônus adicionado: este sensor modificado será compatível com projetos de 5V, porque a maioria dos microcontroladores de 5V (como Arduino / ATMEGA) podem interpretar sinais de 3,3V da mesma forma que fazem com 5V.