ESP32 C3 Super Mini - Wassersensor
Erfahren Sie in diesem einsteigerfreundlichen Arduino-Tutorial, wie Sie einen Wasserstandssensor an Ihren ESP32 C3 Super Mini anschließen, um Wasserlecks, Niederschlag und Tanküberlauf zu erkennen und den Wasserstand zu messen.
In diesem Tutorial lernen Sie:
- Was ein Wasserstandssensor ist und wie er mit dem ESP32 funktioniert
- Wie Sie den Wassersensor mit dem ESP32 C3 Super Mini verdrahten
- Wie Sie analoge Werte vom Wassersensor auslesen
- Wie Sie Wasserlecks erkennen und den Wasserstand messen
- Wie Sie Ihren Sensor für genaue Messwerte kalibrieren
Erforderliche Hardware
| 1 | × | ESP32 C3 Super Mini | |
| 1 | × | USB-Kabel Typ-A zu Typ-C (für USB-A PC) | |
| 1 | × | USB-Kabel Typ-C zu Typ-C (für USB-C PC) | |
| 1 | × | Water level sensor | |
| 1 | × | Breadboard | |
| 1 | × | Verbindungskabel | |
| 1 | × | (Optional) DC-Stromanschluss |
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Überblick über Water Level Sensor
Ein Wasserstandssensor ist ein analoger Sensor, der das Vorhandensein und die Tiefe von Wasser erkennt, indem er den Widerstand zwischen freiliegenden Leiterbahnen misst.
Hauptmerkmale:
- Gibt eine analoge Spannung proportional zur Wassertiefe aus
- Funktioniert mit 3,3V oder 5V Stromversorgung
- Einfache analoge Schnittstelle zur leichten Einbindung in den ESP32
- Kostengünstige Lösung für Projekte zur Wassererkennung
- Ideal für Einsteiger, die den Anschluss analoger Sensoren lernen
Warum Sie ihn verwenden sollten:
- Perfekt für Leckerkennungssysteme
- Ideal, um das Auslesen analoger Eingänge am ESP32 zu lernen
- Ermöglicht Anwendungen zur Niederschlagsüberwachung
- Geeignet für Projekte zur Vermeidung von Tanküberlauf
Pinbelegung des Wasserstandssensors
Der Wasserstandssensor hat drei Pins für den einfachen Anschluss an Ihren ESP32 C3 Super Mini:
- S-Pin (Signal): Gibt eine analoge Spannung proportional zum Wasserstand aus - mit einem analogen Eingangspin des ESP32 verbinden
- + Pin (VCC): Stromversorgungspin - mit 3,3V oder 5V verbinden
- - Pin (GND): Massepin - mit GND verbinden
Funktionsweise des Wasserstandssensors
Der Wassersensor arbeitet nach dem einfachen Prinzip der elektrischen Leitfähigkeit:
- Je mehr Wasser die freiliegenden Leiterbahnen bedeckt, desto höher ist die Ausgangsspannung
- Ein trockener Sensor liefert eine Ausgangsspannung nahe null
- Vollständig eingetauchte Leiterbahnen liefern die maximale Spannung
- Der ESP32 liest diese analoge Spannung aus, um den Wasserstand zu bestimmen
Verdrahtungsdiagramm
So schließen Sie Ihren Wassersensor an den ESP32 C3 Super Mini an, um optimale Leistung und eine lange Lebensdauer zu erreichen.
Wichtiges zur Stromversorgung:
- Hinweis: Eine dauerhafte Stromversorgung des Sensors führt in feuchter Umgebung zu elektrochemischer Korrosion
- Hinweis: Verbinden Sie VCC mit einem digitalen Pin statt mit 3,3V, um die Stromversorgung zu steuern
- Hinweis: Schalten Sie die Versorgung nur zum Messen EIN und danach AUS, um die Lebensdauer des Sensors zu verlängern
- Hinweis: Nur die freiliegenden Leiterbahnen sollten Wasser berühren - tauchen Sie den Sensor niemals vollständig ein
| Wassersensor Pin | ESP32 C3 Super Mini Pin |
|---|---|
| S (Signal) | GPIO2 (Analoger Eingang) |
| + (VCC) | GPIO3 (Digitaler Ausgang zur Stromsteuerung) |
| * (GND) | GND |
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ESP32 C3 Super Mini Code - Werte vom Wassersensor auslesen
Dieser Arduino-Sketch liest mit dem ESP32 C3 Super Mini analoge Werte vom Wassersensor aus.
Was der Code macht:
- Schaltet den Sensor nur während der Messung EIN
- Liest die analoge Spannung vom Sensor aus
- Wandelt den analogen Messwert in einen Zahlenwert um
- Zeigt die Wasserstandswerte im Seriellen Monitor an
- Schaltet den Sensor nach der Messung AUS, um Korrosion zu vermeiden
Schnelle Schritte
- Neu beim ESP32 C3 Mini? Absolvieren Sie zuerst unser Tutorial Erste Schritte mit dem ESP32 C3 Mini, um Ihre Entwicklungsumgebung einzurichten.
- Code übernehmen: Kopieren Sie den obigen Code und fügen Sie ihn in die Arduino IDE ein
- Kompilieren und hochladen: Klicken Sie auf die Schaltfläche Upload, um Ihren ESP32 C3 Super Mini zu programmieren
- Test vorbereiten: Nehmen Sie ein Glas Wasser, um den Sensor zu testen
- Sensor testen: Tauchen Sie den Sensor langsam ins Wasser, beginnend mit den unteren Leiterbahnen
- Seriellen Monitor öffnen: Stellen Sie die Baudrate auf 115200 ein, um die Messwerte zu sehen
- Werte beobachten: Beobachten Sie, wie die Werte steigen, je mehr Leiterbahnen mit Wasser in Kontakt kommen
- Profi-Tipp: Halten Sie die Elektronik auf der Sensorplatine über Wasser - tauchen Sie nur die freiliegenden Messleiterbahnen ein
※ Notiz:
Der Wassersensor ist nicht dafür ausgelegt, vollständig eingetaucht zu werden, nur die freiliegenden Leiterbahnen auf der Platine dürfen ins Wasser eintauchen. Bitte achten Sie bei der Montage darauf.
Wie man Wasserlecks erkennt
Die Erkennung von Wasserlecks erfolgt durch den Vergleich des Sensorwerts mit einem Schwellenwert, der bei der Kalibrierung ermittelt wurde.
Anwendungen der Erkennung:
- Erkennung von Wasserlecks in Kellern oder an Haushaltsgeräten
- Niederschlagsüberwachung für Wetterstationen
- Systeme zur Vermeidung von Tanküberlauf
- Hochwasser-Warnsysteme
Erstellen wir ein praktisches Beispiel, bei dem der ESP32 C3 Super Mini eine LED einschaltet, wenn ein Wasserleck erkannt wird.
Schaltplan
| Bauteil | ESP32 C3 Super Mini Pin |
|---|---|
| Wassersensor S | GPIO2 (Analoger Eingang) |
| Wassersensor + | GPIO3 (Digitaler Ausgang) |
| Wassersensor - | GND |
| LED-Anode (+) | GPIO8 (über einen 220Ω-Widerstand) |
| LED-Kathode (-) | GND |
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
ESP32 C3 Super Mini Code - Wasserlecks erkennen
Dieser Code zeigt die Erkennung von Wasserlecks mit einer visuellen Anzeige über eine LED.
Was der Code macht:
- Überwacht fortlaufend die Messwerte des Wassersensors
- Vergleicht die Messwerte mit einem Schwellenwert
- Schaltet die LED EIN, wenn Wasser erkannt wird
- Schaltet die LED AUS, wenn kein Wasser vorhanden ist
- Zeigt den Leckstatus im Seriellen Monitor an
Wie man den Wasserstand misst
Dieses fortgeschrittene Beispiel teilt die Wassertiefe für präzise Überwachungsanwendungen in vier verschiedene Stufen ein.
Wasserstandskategorien:
- Leer: Kein Wasser erkannt
- Niedrig: Minimaler Wasserstand
- Mittel: Mäßiger Wasserstand
- Hoch: Maximaler sicherer Wasserstand
※ Notiz:
- SENSOR_MIN und SENSOR_MAX werden durch den Kalibrierungsprozess bestimmt.
- Die obige Zuordnungsmethode ist nicht genau. Für viele Anwendungen ist sie jedoch ausreichend.
Kalibrierung des Wasserstandssensors
Eine korrekte Kalibrierung sorgt für genaue Wasserstandswerte für Ihren speziellen Sensor und Behälteraufbau.
Kalibrierungsablauf:
- Minimalwert bestimmen (trockener Sensor)
- Maximalwert bestimmen (vollständig eingetauchte Leiterbahnen)
- Diese Werte auf Ihre Wasserstandsskala abbilden
- Schwellenwerte testen und anpassen
Siehe wie man den Wasserstandssensor kalibriert
※ Notiz:
Dieses Tutorial verwendet die Funktion analogRead(), um Werte von einem ADC (Analog-Digital-Wandler) zu lesen, der mit einem Sensor oder Bauteil verbunden ist. Der ADC des ESP32 C3 Super Mini eignet sich für Projekte, die keine hohe Genauigkeit erfordern. Für Projekte mit präzisen Messungen sollten Sie jedoch Folgendes beachten:
- Der ADC des ESP32 C3 Super Mini ist nicht perfekt genau und benötigt möglicherweise eine Kalibrierung für korrekte Ergebnisse. Jedes ESP32 C3 Super Mini Board kann leicht abweichen, daher ist eine Kalibrierung für jedes einzelne Board erforderlich.
- Die Kalibrierung kann besonders für Einsteiger schwierig sein und liefert nicht immer genau die gewünschten Ergebnisse.
Für Projekte, die hohe Präzision erfordern, sollten Sie einen externen ADC (z. B. ADS1115) mit dem ESP32 C3 Super Mini verwenden oder einen anderen Arduino einsetzen, z. B. den Arduino Uno R4 WiFi, der einen zuverlässigeren ADC hat. Wenn Sie den ADC des ESP32 C3 Super Mini dennoch kalibrieren möchten, lesen Sie den ESP32 ADC Calibration Driver.
Anwendungsideen
Hier sind praktische Projekte, die Sie mit dem ESP32 C3 Super Mini und einem Wasserstandssensor bauen können:
- Hochwassererkennung im Keller mit Benachrichtigungen auf das Smartphone
- Automatisches Pflanzenbewässerungssystem mit Bodenfeuchtigkeitsüberwachung
- Wasserstandsüberwachung und automatische Nachfüllsteuerung für Aquarien
- Regenmesser für selbstgebaute Wetterstationsprojekte
- Überlaufschutz für die Tropfschale einer Kaffeemaschine
- Überwachung einer Tauchpumpe mit Alarm bei Ausfall
Video-Tutorial
Sehen Sie sich das folgende Video für eine visuelle Schritt-für-Schritt-Anleitung zu diesem Projekt an.
Fordern Sie sich heraus
Bereit, Ihr ESP32 Wassersensor-Projekt auf die nächste Stufe zu bringen? Probieren Sie diese Aufgaben aus:
- Einfach: Fügen Sie einen Summer hinzu, der piept, wenn Wasser erkannt wird
- Einfach: Zeigen Sie den Wasserstand in Prozent statt als Rohwerte im Seriellen Monitor an
- Mittel: Erstellen Sie einen WLAN-fähigen Leckdetektor, der E-Mail-Benachrichtigungen sendet
- Mittel: Bauen Sie ein System mit mehreren Sensoren, das mehrere Orte gleichzeitig überwacht
- Fortgeschritten: Entwerfen Sie ein automatisches Befüllsystem für einen Wassertank mit Sensoren für den oberen und unteren Füllstand
- Fortgeschritten: Erstellen Sie ein Datenlogging-System, das den Wasserstand über die Zeit aufzeichnet und Diagramme anzeigt