Mod de 3.3V para sensores ultrasónicos (prepare HC-SR04 para 3.3V Logic en ESP32 / ESP8266, Particle Photon, etc.): 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

TL; DR: En el sensor, corte la traza al pin Echo, luego vuelva a conectarlo usando un divisor de voltaje (Trazo de eco -> 2.7kΩ -> Pin de eco -> 4.7kΩ -> GND). algún debate sobre si el ESP8266 es realmente tolerante a 5V en las entradas GPIO. Espressif afirma tanto que lo es como que no lo es. Personalmente, solo me arriesgaría si tuviera ESP8266 "sobrantes".

Si es como yo, ha llegado a conocer y gustarle el HC-SR04 como el estándar de facto para la detección de distancia ultrasónica de bajo costo para proyectos Arduino basados en 5V. Por eso tengo bastantes por aquí.

Pero el mundo de la electrónica para pasatiempos se ha movido constantemente de 5V a 3.3V. La Raspberry Pie y muchas otras placas, como las basadas en ESP8266, ESP32 o placas como Particle Photon, funcionan con lógica de 3.3V en sus pines de entrada / salida.

Si conectamos el sensor a una potencia de 5V y al mismo tiempo a los pines de 3.3V, la salida del pin Echo también será de 5V y lo más probable es que destruya los pines de 3.3V de nuestra placa de microcontrolador. Podríamos intentar conectar un HC-SR04 tal cual a una potencia de 3.3V y podremos obtener mediciones, pero desafortunadamente, estas a menudo serán mucho menos precisas.

La solución es aún conectar el sensor a 5V VCC, pero para asegurarse de que la señal Echo que llega al microcontrolador solo tenga 3.3V creando un divisor de voltaje usando dos resistencias. Por suerte para nosotros, el pin Trigger del HC-SR04 no necesita 5V y también acepta los 3.3V que obtenemos de los pines de nuestro microcontrolador.

Con la descripción y los enlaces anteriores, lo más probable es que ya tenga suficiente información para crear un divisor de voltaje como parte de su circuito en una placa y conectar un sensor ultrasónico correctamente.

Si desea aprender a modificar uno o varios HC-SR04 para que estén listos para 3.3V como unidades autónomas, sin ningún circuito adicional, siga leyendo a continuación.

Paso 1: lo que necesita

1. Sensor ultrasónico HC-SR04
2. Una resistencia de 4.7kΩ y una de 2.7kΩ (o cualquier combinación de resistencias en el rango de 1-50kΩ con R1 / (R1 + R2) = ca. 0.66)
3. Equipo de soldadura
4. Cuchillo X-Acto (o cualquier cuchillo que sea igualmente afilado y puntiagudo)
5. Habilidades de soldadura aceptables, o la voluntad de destruir un HC-SR04 mientras prueba algo nuevo:)
6. Opcional: lupa, multímetro, osciloscopio, colisionador de partículas,…

Paso 2: busque el rastro del pin de eco y córtelo

Mire de cerca la placa del sensor (posiblemente usando una lupa) y encuentre el rastro que conduce al pin Echo.

Nota: ¡Su HC-SR04 puede tener un diseño de placa de circuito impreso (PCB) diferente al que se muestra aquí! La traza también puede estar en el otro lado (cuando una traza termina en un círculo redondo, esto suele ser una conexión con el lado opuesto de la PCB).

Opcional: tome su multímetro y verifique que haya identificado la traza correcta probando la continuidad entre el pin Echo y la junta de soldadura donde la traza se conecta a algo en la PCB. Debería mostrar cero ohmios.

Con el cuchillo, corte el trazo con cuidado varias veces en el mismo lugar. Preste atención a no cortar los rastros vecinos. Luego, raspe el rastro hasta que primero vea su metal, luego vea que desaparece y esté seguro de que ya no hay conexión.

Nota: Si no corta completamente el rastro, el pin Echo aún entregará los 5 voltios completos al pin de su microcontrolador.

Opcional: Con el multímetro, verifique que haya cortado completamente el mismo rastro probando nuevamente la continuidad entre el pin Echo y la junta de soldadura donde el rastro se conecta a algo en la PCB. Debería mostrar infinitos ohmios (si muestra algo en el rango de megaohmios, también está bien).

Paso 3: Suelde 2.7kΩ entre el pin de eco y el extremo de su traza

Si aún no lo ha hecho, busque dónde el rastro del pin Echo (que cortó) conduce directamente a otro elemento, como un IC.

En mi ejemplo, está conectado al pin 2 de ese chip en el medio de la PCB.

Corte y doble las patas de la resistencia de 2,7 kΩ para que quepan exactamente entre el pin Echo y la otra conexión.

Luego suelde la resistencia en su lugar (limpiar las partes a soldar y aplicar fundente probablemente tampoco duela).

Paso 4: Suelde la resistencia de 4.7kΩ entre el pin de eco y el pin GND

Corte y doble las patas de la resistencia de 4.7kΩ para que quepan entre el pin Echo y el pin GND (o sus puntos de soldadura en la PCB), y suéldelos allí.

Opcional: Use un multímetro para verificar la resistencia entre las conexiones para asegurarse de que no haya cortocircuitos.

Extremadamente opcional: conecte el pin de disparo a su MCU programado, no conecte el pin de Echo todavía y asegúrese de que la señal de Echo sea de 3,3 V y no de 5 V con su osciloscopio favorito. De acuerdo, estoy bromeando en un 85% con eso.:)

Ahora debería poder conectar su sensor modificado a cualquier microcontrolador de 3.3V. Aún necesita alimentarlo con 5 voltios, pero muchas placas de microcontroladores (que tienen un regulador de voltaje) también aceptan 5 voltios, por lo que esto debería funcionar bien en muchos proyectos.

Bono adicional: este sensor modificado será retrocompatible con proyectos de 5V, porque la mayoría de los microcontroladores de 5V (como Arduino / ATMEGA) pueden interpretar señales de 3.3V de la misma manera que lo hacen con 5V.