Mod 3.3V pour capteurs à ultrasons (préparez HC-SR04 pour la logique 3.3V sur ESP32/ESP8266, photon de particules, etc.) : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

TL;DR: Sur le capteur, coupez la trace à la broche Echo, puis reconnectez-la à l'aide d'un diviseur de tension (trace Echo -> 2,7kΩ -> Echo pin -> 4,7kΩ -> GND). Edit: Il y a eu un débat sur la question de savoir si l'ESP8266 est réellement tolérant 5V sur les entrées GPIO. Espressif prétend à la fois qu'il l'est et qu'il ne l'est pas. Personnellement, je ne prendrais le risque que si j'avais des "restes" d'ESP8266.

Si vous êtes comme moi, vous avez appris à connaître et à aimer le HC-SR04 en tant que norme de facto pour la détection de distance par ultrasons à faible coût pour les projets Arduino basés sur 5V. C'est pourquoi j'en ai pas mal qui traînent ici.

Mais le monde de l'électronique de loisir a progressivement évolué de 5V à 3,3V. Le Raspberry Pie et de nombreuses autres cartes, comme celles basées sur l'ESP8266, l'ESP32 ou les cartes comme la Particle Photon, fonctionnent avec une logique 3,3V sur leurs broches d'entrée/sortie.

Si nous connectons le capteur à une alimentation 5V et en même temps à des broches 3,3V, la sortie de la broche Echo sera également de 5V et détruira très probablement les broches 3,3V de notre carte de microcontrôleur. On pourrait essayer de brancher un HC-SR04 en l'état à 3,3V et on pourra obtenir des mesures, mais malheureusement, celles-ci seront souvent beaucoup moins précises.

La solution est de toujours connecter le capteur à 5V VCC, mais de s'assurer que le signal Echo qui atteint le microcontrôleur n'a que 3,3V en créant un diviseur de tension à l'aide de deux résistances. Heureusement pour nous, la broche de déclenchement du HC-SR04 n'a pas besoin de 5 V et accepte également les 3,3 V que nous obtenons des broches de notre microcontrôleur.

Avec la description et les liens ci-dessus, vous disposez probablement déjà de suffisamment d'informations pour créer un diviseur de tension dans le cadre de votre circuit sur une planche à pain et raccorder correctement un capteur à ultrasons.

Si vous souhaitez apprendre à modifier un ou plusieurs HC-SR04 afin qu'ils soient prêts à 3,3 V en tant qu'unités autonomes, sans aucun circuit supplémentaire, lisez la suite ci-dessous.

Étape 1: ce dont vous avez besoin

1. Capteur à ultrasons HC-SR04
2. Une résistance de 4,7 kΩ et une de 2,7 kΩ (ou toute combinaison de résistances dans la plage de 1 à 50 kΩ avec R1/(R1+R2) = environ 0,66)
3. Matériel de soudage
4. Couteau X-Acto (ou tout autre couteau aussi tranchant et pointu)
5. Des compétences de soudure acceptables -- ou la volonté de détruire un HC-SR04 tout en essayant quelque chose de nouveau:)
6. En option: loupe, multimètre, oscilloscope, collisionneur de particules, …

Étape 2: Trouvez la trace de la broche d'écho et coupez-la

Regardez attentivement la carte du capteur (éventuellement à l'aide d'une loupe) et trouvez la trace qui mène à la broche Echo.

Remarque: Votre HC-SR04 peut avoir une configuration de carte de circuit imprimé (PCB) différente de celle illustrée ici ! La trace peut également être de l'autre côté (lorsqu'une trace se termine par un cercle rond, il s'agit généralement d'une connexion au côté opposé du PCB).

Facultatif: prenez votre multimètre et vérifiez que vous avez identifié la bonne trace en testant la continuité entre la broche Echo et le joint de soudure où la trace se connecte à quelque chose sur le PCB. Il devrait afficher zéro ohm.

A l'aide du couteau, découpez soigneusement la trace plusieurs fois au même endroit. Attention à ne pas couper les traces voisines. Ensuite, grattez la trace jusqu'à ce que vous voyiez d'abord son métal, puis le voyez disparaître, et vous êtes sûr qu'il n'y a plus de connexion.

Remarque: si vous ne coupez pas complètement la trace, la broche Echo fournira toujours les 5 volts complets à la broche de votre microcontrôleur.

Facultatif: Avec le multimètre, vérifiez que vous avez complètement coupé la même trace en testant à nouveau la continuité entre la broche Echo et le joint de soudure où la trace se connecte à quelque chose sur le PCB. Il devrait afficher des ohms infinis (s'il affiche quelque chose dans la plage des méga-ohms, ce n'est pas grave aussi).

Étape 3: souder 2,7 kΩ entre la broche d'écho et l'extrémité de sa trace

Si vous ne l'avez pas déjà fait, trouvez où la trace de la broche Echo (que vous avez coupée) mène directement à un autre élément, comme un circuit intégré.

Dans mon exemple, il est connecté à la broche 2 de cette puce au milieu du PCB.

Coupez et pliez les pattes de la résistance de 2,7 kΩ pour qu'elles s'adaptent exactement entre la broche Echo et l'autre connexion.

Ensuite, soudez la résistance en place (nettoyer les pièces à souder et appliquer du flux ne fera probablement pas de mal non plus).

Étape 4: Souder la résistance de 4,7 kΩ entre la broche d'écho et la broche GND

Coupez et pliez les pattes de la résistance de 4,7 kΩ pour qu'elles s'insèrent entre la broche Echo et la broche GND (ou leurs points de soudure sur le PCB), et soudez-les là-bas.

Facultatif: utilisez un multimètre pour vérifier la résistance entre les connexions afin de vous assurer qu'il n'y a pas de court-circuit.

Extrêmement facultatif: connectez la broche de déclenchement à votre MCU programmé, ne connectez pas encore la broche Echo et assurez-vous que le signal Echo est de 3,3 V et non de 5 V à l'aide de votre oscilloscope préféré. D'accord, je plaisante à 85% là-dessus.:)

Vous devriez maintenant pouvoir connecter votre capteur modifié à n'importe quel microcontrôleur 3,3 V. Vous devez toujours l'alimenter en 5 volts, mais de nombreuses cartes de microcontrôleur (qui ont un régulateur de tension) acceptent également 5 volts, donc cela devrait très bien fonctionner dans de nombreux projets.

Bonus supplémentaire: ce capteur modifié sera rétrocompatible avec les projets 5V, car la plupart des microcontrôleurs 5V (comme Arduino/ATMEGA) peuvent interpréter les signaux 3,3V de la même manière que 5V.