快速解答

將位準轉換器的低電壓參考連接到 3.3V，並將其高電壓參考連接到 5V，然後讓每個訊號通過一個通道。此模組為雙向，因此相同的接線方式適用於 3.3V 到 5V，以及 5V 到 3.3V。在未檢查裝置容許範圍的情況下，切勿將 5V 訊號直接連接到 3.3V 輸入。

2 通道電位轉換器實際上在做什麼

位準轉換器可在兩個電壓域之間轉換數位邏輯位準，讓 5V 微控制器能與 3.3V 裝置通訊，反之亦然，而不會讓較低電壓的零件暴露在可能造成損壞的 5V 訊號下。Hobby Components 2 通道位準轉換器使用搭配上拉電阻的電晶體，在兩個獨立通道上提供雙向轉換。它主要適用於 3.3V 與 5V 邏輯，涵蓋大多數使用 Arduino Uno 與 ESP32 或 ESP8266 開發板的業餘專案。

  • 兩個通道意味著您可以位移兩個獨立的訊號，例如 TX 和 RX，或 SDA 和 SCL。
  • 雙向操作意味著您不需要設定方向腳位。
  • 此模組適用於數位邏輯訊號，不適用於類比電壓或高電流負載。

接線之前：請先確認電壓與電流限制

確認連接兩側的邏輯電壓準位。經典的 Arduino Uno 採用 5V 邏輯，而 ESP32 或 ESP8266 則採用 3.3V。如果兩個裝置都已經是 3.3V，就完全不需要電壓準位轉換器。如果一側是 5V，另一側是 3.3V，那麼電壓準位轉換器就是安全的選擇。

位準轉換器僅負責訊號位準轉換。它不會為您的感測器或模組供電，也不能取代適當的電源供應器。請將 3.3V 與 5V 電軌分開，並確認兩個裝置共用共同的接地，否則轉換後的訊號將沒有參考電位。

  • 請勿使用位準轉換器直接驅動馬達、繼電器或 LED 燈條。
  • 在假設可以省略位準轉換器之前，請先確認您的 3.3V 裝置是否耐受 5V。
  • 如果不確定電路板的邏輯電平，請實際測量或查閱其文件，不要憑猜測。

選擇開發板並安裝變速器

ESP8266-D1 是一款相容於 Arduino IDE 的無線開發板，採用標準 Arduino 排針配置，因此是 5V Uno 的實用 3.3V 替代方案。搭配電平轉換器使用，即可連接 5V 周邊裝置，而不會危及 ESP8266 的 3.3V 腳位。

移位器是小型模組，因此請在焊接前規劃好配線。如果您要打造永久性設置，Arduino Nano 的 Terminal Expansion Adapter 可為以 Nano 為基礎的專案提供螺絲端子，但請注意，它專為符合 Arduino Nano 開源規格的板子所設計，且組裝時需要焊接。

  • 在連接任何東西之前，請先標示您的低電壓 (LV) 與高電壓 (HV) 側。
  • 保持訊號線短，以減少雜訊，尤其是在較高的訊號速度下。
  • 在決定進行焊接組裝之前，請先使用麵包板進行測試。

逐步教學：2 通道電位轉換器的接線與測試

  1. 1. 關閉電源並確認兩個電壓軌： 關閉兩個裝置。找到每塊板上的 3.3V 與 5V 電源接腳。在位準轉換器上，低電壓（LV）接腳連接到 3.3V 電軌，高電壓（HV）接腳連接到 5V 電軌。將兩塊板與位準轉換器的接地接腳連接在一起。 檢查點：在連接任何訊號線之前，請用三用電表確認 LV 為 3.3V，HV 為 5V。電源軌接反是損壞換檔器或感測器最常見的原因。
  2. 2。將低壓側連接到 3.3V 裝置： 選擇一個通道。將 LV1 腳位連接到 3.3V 裝置的訊號腳位。如果您要將 ESP8266-D1 連接到 5V 感測器，這就是 ESP8266 側。 常見錯誤：假設 3.3V 板上的每個腳位都耐 5V。對於任何不確定的腳位，請使用電位轉換器。
  3. 3. 將高壓側連接到 5V 裝置： 將 HV1 腳位連接到 5V 裝置的訊號腳位。位準轉換器是雙向的，因此您不需要判斷是哪個裝置在傳送。如果您需要第二個訊號，例如 TX 與 RX 或 SDA 與 SCL，請對通道 2 重複相同步驟。 檢查點：再次確認 LV1 與 HV1 配對，且 LV2 與 HV2 配對。通道很容易接錯，導致結果混亂且時有時無。
  4. 4. 通電並測量位移後的訊號： 為兩個裝置供電，並在 3.3V 側切換時，使用三用電表或邏輯分析儀測量 5V 側的訊號。您應該會看到訊號在大約 0V 與 5V 之間擺動。 常見錯誤：忘記共地。沒有共地，移位器就沒有參考電位，輸出會浮動或行為不穩定。
  5. 5. 測試通訊並留意速度限制： 執行一個簡單的 sketch，透過連結傳送資料，例如序列埠回音或 I2C 掃描。如果連結在低速時可運作，但在高速時失敗，則以電晶體為基礎的設計可能是限制您匯流排速度的因素。 檢查點：如果 I2C 失敗，請嘗試降低時脈速度，或加入適合您匯流排的外部上拉電阻。如果仍然失敗，該位準轉換器可能不適合該特定匯流排速度。

本指南使用的產品

  • Hobby Components 2 通道電位轉換器: 本模組使用一組帶上拉電阻的電晶體，為數位邏輯訊號提供 2 通道雙向電壓準位轉換（準位偏移）。本模組主要用於 3.3V 與 5V 邏輯準位之間的訊號轉換，提供一種安全連接 5V 微控制器與 3.3V 裝置，或反向連接 3.3V 微控制器與 5V 裝置的方式，而不會對兩者造成損壞風險。雙向操作表示無論哪一側發送，接線方式都相同，而兩個通道可涵蓋基本的 TX/RX 或 I2C 對。
  • ESP8266-D1 Arduino 相容開發板: ESP8266-D1 是一款相容於 Arduino IDE 的無線 802.11（WiFi）微控制器開發板。它將非常受歡迎的 ESP8266 無線（WiFi）模組變成完整的開發板。此板的佈局以標準 Arduino 硬體設計為基礎，尺寸比例與 Arduino Uno 和 Leonardo 相近。它 also 包含一組標準 Arduino 排針。其 3.3V 邏輯與 Arduino 風格的排針，使其在您想加入 5V 感測器或周邊裝置時，成為電位轉換器的自然低電壓側。
  • Arduino Nano 端子擴充轉接板: 此端子擴充套件（HCARDU0101）專為任何符合 Arduino 開源規格的 Nano 版本而設計。套件包含約 54mm x 36mm 的電路板、2 x 15 針 1" 間距插座，以及 10 x 3 針螺絲端子台。組裝完成後（需焊接），完成的套件將可讓您... 如果您的專案使用 Nano，此轉接板可提供螺絲端子，讓您可靠地連接位準轉換器與感測器，但需要焊接，且專用於符合 Nano 規格的板子。