Arduino Nano ESP32 - Potentiometer
Dieses Tutorial gibt Anweisungen, wie man den Arduino Nano ESP32 mit dem Potentiometer verwendet. Im Detail werden wir lernen:
- Wie das Potentiometer funktioniert
- Wie man das Arduino Nano ESP32 mit einem Potentiometer verbindet
- Wie man den Arduino Nano ESP32 programmiert, um den Wert eines Potentiometers auszulesen
- Wie man den aus dem Potentiometer gelesenen Wert in einen nützlichen Wert umrechnet
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Über Potentiometer
Das Potentiometer (auch bekannt als Drehwinkelgeber) wird verwendet, um die Einstellungen zu ändern (z. B. die Lautstärke des Lautsprechers, die Raumtemperatur, die Helligkeit der Lampe...)
Potentiometer-Pinbelegung
Ein Potentiometer hat normalerweise drei Anschlüsse:
- VCC-Pin: Verbinde diesen Pin mit VCC (5 V oder 3,3 V)
- GND-Pin: Verbinde diesen Pin mit GND (0 V)
- Ausgabepin: gibt die Spannung an den Eingangs-Pin des ESP32 aus.
※ Notiz:
Der GND-Pin und der VCC-Pin sind austauschbar.
Wie ein Potentiometer funktioniert
Die Welle des Potentiometers kann von 0° (am nächsten zum GND-Pin) bis zu einem Winkel (am nächsten zum VCC-Pin) rotiert werden, genannt ANGLE_MAX.
Die Spannung am Ausgangspin ist direkt proportional zur Winkelposition der Welle und variiert von 0 bis VCC. Die folgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen dem Winkel und der Spannung am Ausgangspin:
| Angle | Voltage |
|---|---|
| 0° | 0v |
| ANGLE_MAX° | VCC |
| angle° | angle° × VCC / ANGLE_MAX° |
※ Notiz:
Der ANGLE_MAX-Wert hängt von den Herstellern ab.
Arduino Nano ESP32 - Drehpotentiometer
Der analoge Eingangspin des ESP32 wandelt die Spannung (zwischen 0 V und 3,3 V) in ganzzahlige Werte (zwischen 0 und 4095) um, die als ADC-Wert oder Analogwert bezeichnet werden.
Wir können den Ausgangspin des Potentiometers mit dem analogen Eingangspin eines ESP32 verbinden und anschließend den analogen Wert von diesem Pin lesen.
Der analoge Wert des Eingangspins kann auf einen anderen Wert skaliert werden. Schauen wir uns die Anwendungsfälle an:
- Den analogen Wert auf den Winkel des Potentiometers neu skalieren.
- Den analogen Wert auf die Spannung des Potentiometers neu skalieren.
- Den analogen Wert auf den Einstellwert neu skalieren (z. B. die Lautstärke des Lautsprechers, die Raumtemperatur, die Lampenhelligkeit...)
Bereich neu skalieren
| FROM | TO | |||
|---|---|---|---|---|
| Angle | rotated by user | 0° | → | ANGLE_MAX° |
| Voltage | from potentiometer's pin | 0V | → | 3.3V |
| ADC value | read by ESP32 | 0 | → | 4095 |
| Setting value | converted by ESP32 | VALUE_MIN | → | VALUE_MAX |
Schaltplan zwischen Potentiometer und Arduino Nano ESP32
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Wie man Potentiometer programmiert
- Den Wert von einem Eingangs-Pin auslesen, der mit dem Ausgangspin des Potentiometers verbunden ist, indem die analogRead()-Funktion verwendet wird.
- Den Winkel des Potentiometers neu skalieren, indem die map() Funktion verwendet wird.
- Auf die Spannung des Potentiometers skalieren:
- Auf den regelbaren Wert skalieren (z. B. Lautstärke des Stereos, Helligkeit, Geschwindigkeit des Gleichstrommotors ... )
- Zum Beispiel die Skalierung der LED-Helligkeit. Wie in diesem Tutorial erwähnt, kann die Helligkeit der LED durch die Verwendung eines PWM-Werts von 0 (immer AUS) bis 255 (immer AN) gesteuert werden. Daher können wir den analogen Wert der LED-Helligkeit (von AUS bis zur maximalen Helligkeit) wie folgt zuordnen:
Wenn Sie die LED vom Nachtlicht bis zur hellsten Stufe dimmen möchten,
※ Notiz:
Die map()-Funktion kann nur verwendet werden, um den analogen Wert auf den Datentyp int oder long zu skalieren. Falls der steuerbare Wert vom Typ [float] ist, müssen Sie stattdessen die floatMap()-Funktion verwenden, statt der map()-Funktion.
floatMap()-Funktion:
Arduino Nano ESP32-Code
Schnelle Schritte
- Wenn dies das erste Mal ist, dass Sie Arduino Nano ESP32 verwenden, sehen Sie wie man die Umgebung für Arduino Nano ESP32 in der Arduino IDE einrichtet.
- Kopieren Sie den obigen Code und fügen Sie ihn in die Arduino IDE ein.
- Kompilieren und laden Sie den Code auf das Arduino Nano ESP32-Board hoch, indem Sie im Arduino IDE auf die Schaltfläche Hochladen klicken.
- Öffne den seriellen Monitor in der Arduino-IDE
- Drehen Sie das Potentiometer
- Überprüfen Sie das Ergebnis im Serial Monitor. Es sieht wie folgt aus:
※ Notiz:
Dieses Tutorial verwendet die Funktion analogRead(), um Werte von einem ADC (Analog-Digital-Wandler) zu lesen, der an einen Sensor oder Bauteil angeschlossen ist. Der ADC des Arduino Nano ESP32 eignet sich für Projekte, die keine hohe Genauigkeit erfordern. Für Projekte, die jedoch präzise Messwerte benötigen, beachten Sie Folgendes:
- Der ADC des Arduino Nano ESP32 ist nicht völlig exakt und könnte eine Kalibrierung für korrekte Ergebnisse erfordern. Jedes Arduino Nano ESP32-Board kann sich leicht unterscheiden, daher ist eine Kalibrierung für jedes einzelne Board notwendig.
- Die Kalibrierung kann herausfordernd sein, insbesondere für Anfänger, und liefert möglicherweise nicht immer die gewünschten exakten Ergebnisse.
Für Projekte, die eine hohe Präzision erfordern, ziehen Sie in Erwägung, einen externen ADC zu verwenden (z. B. ADS1115) mit dem Arduino Nano ESP32 oder die Verwendung eines anderen Arduino-Boards, wie dem Arduino Uno R4 WiFi, das einen zuverlässigeren ADC besitzt. Wenn Sie dennoch die Kalibrierung des ADC des Arduino Nano ESP32 durchführen möchten, siehe den ESP32 ADC Calibration Driver.
Video Tutorial
Wir erwägen die Erstellung von Video-Tutorials. Wenn Sie Video-Tutorials für wichtig halten, abonnieren Sie bitte unseren YouTube-Kanal , um uns zu motivieren, die Videos zu erstellen.