ESP32 - Lüfter steuern
Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie einen 12V- oder 5V-Lüfter mit einem ESP32 und MicroPython steuern. Wir behandeln:
- Wie Sie einen 12V/5V-Lüfter an einen ESP32 anschließen
- Wie Sie MicroPython-Code für den ESP32 schreiben, um den Lüfter ein- und auszuschalten.
- Wie Sie ein MOSFET-Modul statt des Relais verwenden, damit der ESP32 auch die Lüftergeschwindigkeit ändern kann.
Es gibt zwei Möglichkeiten, den Lüfter anzusteuern: ein Relais oder ein MOSFET-Modul. Ein Relais ist ein einfacher Schalter, der Lüfter ist also entweder ganz EIN oder ganz AUS. Ein MOSFET-Modul kann das auch, und es kann den Lüfter mit PWM zusätzlich schneller oder langsamer drehen lassen, ohne Klickgeräusch. Diese Seite zeigt beide Wege.
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables ESP32 Starter-Kit (ESP32 enthalten) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Überblick über DC Fan
Pinbelegung
Ein DC-Lüfter hat normalerweise zwei Pins.
- Verbinden Sie den schwarzen Pin, der als negativ (-) gekennzeichnet ist, mit dem Minuskabel der DC-Stromversorgung.
- Verbinden Sie den roten Pin, der als positiv (+) gekennzeichnet ist, mit dem Pluskabel der DC-Stromversorgung.
Stellen Sie sicher, dass die Spannung der DC-Stromversorgung der vom Lüfter benötigten Spannung entspricht. In dieser Anleitung verwenden wir Lüfter, die 12 VDC bzw. 5 VDC benötigen.
So steuern Sie einen Lüfter
- Wenn ein DC-Lüfter mit einer 12V/5V-Stromversorgung betrieben wird, dreht er sich mit maximaler Geschwindigkeit.
- Wenn ein DC-Lüfter mit einem 12V/5V-PWM-Signal betrieben wird, können Sie die Geschwindigkeit des Lüfters einstellen.
In dieser Anleitung zeigen wir Ihnen, wie Sie einen Lüfter mit einem ESP32 ein- und ausschalten. Wie Sie die Lüftergeschwindigkeit steuern, zeigen wir in einer anderen Anleitung. Um den Lüfter zu steuern, schalten wir ein Relais zwischen den ESP32 und den Lüfter. Der ESP32 steuert das Relais und damit indirekt den Lüfter. Wenn Sie neu bei Relais oder der MicroPython-Programmierung für den ESP32 sind, empfehle ich Ihnen das folgende Tutorial:
Möchten Sie auch die Geschwindigkeit steuern? Dann ist das MOSFET-Modul das richtige Bauteil. Seine Pins und seine Funktionsweise werden im Tutorial ESP32 MicroPython - MOSFET-Modul erklärt.
Relais vs. MOSFET-Modul für Lüfter
| Relais | MOSFET-Modul | |
|---|---|---|
| Was Sie steuern können | Lüfter EIN oder AUS | Lüfter EIN oder AUS, plus Lüftergeschwindigkeit (PWM) |
| Geräusch | ein Klick bei jedem Schalten | gar kein Geräusch |
| Schaltgeschwindigkeit | langsam, einige Millisekunden | sehr schnell |
| Lebensdauer | die Metallkontakte nutzen sich nach vielen Schaltvorgängen ab | nichts bewegt sich, also nutzt sich nichts ab |
| Lüftertyp | AC- oder DC-Lüfter | nur DC-Lüfter |
| Versorgungsspannung des Lüfters | jede Spannung innerhalb der Relais-Nennwerte | etwa 6V oder mehr (ein 5V-Lüfter funktioniert nicht) |
| Isolation | ja, zwischen Spule und Kontakten | ja, durch den PC817-Optokoppler |
| Gute Wahl für | AC-Lüfter, einfaches EIN/AUS | 12V-DC-Lüfter, wenn Sie die Geschwindigkeit steuern möchten |
Für den 12V-DC-Lüfter in dieser Anleitung ist das MOSFET-Modul die bessere Wahl, wenn Sie einen leisen Lüfter möchten, der auch mit halber Geschwindigkeit laufen kann. Behalten Sie das Relais für einen AC-Lüfter oder für den 5V-Lüfter, denn das MOSFET-Modul braucht eine höhere Versorgungsspannung.
Verdrahtungsdiagramm
- So verbinden Sie den ESP32 und den gesteuerten Lüfter mit einem Steckbrett (Stromversorgung über USB-Kabel)
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Das Schaltbild unten zeigt dieselben Verbindungen ohne Steckbrett:
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- So verbinden Sie den ESP32 und den gesteuerten Lüfter mit einem Steckbrett (Stromversorgung über Vin-Pin)
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- So verbinden Sie den ESP32 und den gesteuerten Lüfter mit einem Schraubklemmen-Breakout-Board (Stromversorgung über USB-Kabel)
- So verbinden Sie den ESP32 und den gesteuerten Lüfter mit einem Schraubklemmen-Breakout-Board (Stromversorgung über Vin-Pin)
ESP32 MicroPython-Code
Dieser Code schaltet den Lüfter fünf Sekunden lang EIN und dann weitere fünf Sekunden lang AUS.
Schnelle Schritte
So richten Sie Ihren MicroPython-Code auf dem ESP32 mit der Thonny IDE ein und führen ihn aus:
- Stellen Sie sicher, dass die Thonny IDE auf Ihrem Computer installiert ist.
- Vergewissern Sie sich, dass die MicroPython-Firmware auf Ihrem ESP32-Board installiert ist.
- Wenn Sie zum ersten Mal einen ESP32 mit MicroPython verwenden, lesen Sie die Anleitung ESP32 MicroPython Erste Schritte für eine Schritt-für-Schritt-Anleitung.
- Schließen Sie das ESP32-Board gemäß dem bereitgestellten Schaltplan an den Lüfter an.
- Verbinden Sie das ESP32-Board über ein USB-Kabel mit Ihrem Computer.
- Öffnen Sie die Thonny IDE auf Ihrem Computer.
- Gehen Sie in der Thonny IDE zu Tools Options.
- Wählen Sie im Reiter Interpreter die Option MicroPython (ESP32) aus dem Dropdown-Menü.
- Stellen Sie sicher, dass der richtige Port ausgewählt ist. Die Thonny IDE erkennt ihn normalerweise automatisch, aber eventuell müssen Sie ihn manuell auswählen (z. B. COM12 unter Windows oder /dev/ttyACM0 unter Linux).
- Kopieren Sie den bereitgestellten MicroPython-Code und fügen Sie ihn in den Editor von Thonny ein.
- Speichern Sie den Code auf Ihrem ESP32:
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Save oder drücken Sie Ctrl+S.
- Wählen Sie im Speicherdialog MicroPython device.
- Benennen Sie die Datei main.py.
- Klicken Sie auf die grüne Schaltfläche Run (oder drücken Sie F5), um das Skript auszuführen.
- Prüfen Sie, wie der Lüfter arbeitet.
Code-Erklärung
Die Kommentare im obigen ESP32 MicroPython-Code erklären die Details.
So steuern Sie die Lüftergeschwindigkeit mit dem MOSFET-Modul
In diesem Teil wird das Relais durch ein MOSFET-Modul ersetzt. Der ESP32 sendet jetzt ein PWM-Signal, der Lüfter startet und stoppt also nicht nur. Er kann sich auch langsam, schnell oder irgendwo dazwischen drehen.
Verdrahtungsdiagramm
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Kein Steckbrett? Dieselbe Schaltung lässt sich auch ohne verdrahten, wie unten gezeigt:
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| Von | Nach |
|---|---|
| ESP32 GPIO18 | PWM-Pin des MOSFET-Moduls |
| ESP32 GND | GND-Pin des MOSFET-Moduls |
| 12V-Adapter + (über die DC-Buchse) | +-Klemme |
| Rotes Kabel des Lüfters (+) | +-Klemme (gemeinsam mit dem Adapter +) |
| Schwarzes Kabel des Lüfters (−) | LOAD-Klemme |
| 12V-Adapter − (über die DC-Buchse) | −-Klemme |
Ein Lüfter hat innen eine Motorspule. Schalten Sie eine Freilaufdiode (1N4007 oder 1N5819) über die beiden Lüfterkabel. Das Ende mit dem Streifen (Kathode) kommt an das +-Kabel des Lüfters, das andere Ende an das −-Kabel des Lüfters. Das schützt den MOSFET vor Spannungsspitzen.
ESP32 MicroPython-Code - Lüftergeschwindigkeit mit dem MOSFET-Modul
Der Lüfter läuft 2 Sekunden lang mit voller Geschwindigkeit und steht dann 2 Sekunden lang still. Danach erhöht das Skript die Leistung von 10% auf 100%, sodass Sie hören, wie der Lüfter schneller wird. Anschließend senkt es die Leistung wieder, und der Lüfter wird langsamer, bis er stoppt.
Schnelle Schritte
- Richten Sie Thonny und den ESP32 so ein wie in den Relais-Quick-Steps oben.
- Verdrahten Sie den Lüfter, das MOSFET-Modul und die DC-Buchse wie im Schaltplan gezeigt. Lassen Sie den 12V-Adapter ausgesteckt.
- Fügen Sie den Code in Thonny ein und speichern Sie ihn als main.py auf dem ESP32.
- Stecken Sie den 12V-Adapter ein.
- Klicken Sie auf die grüne Schaltfläche Run (oder drücken Sie F5).
- Hören Sie auf den Lüfter und sehen Sie in die Shell in Thonny.
Manche Lüfter starten bei 10% oder 20% nicht. Das ist normal. Sie beginnen sich erst bei einer höheren Leistungsstufe zu drehen.
※ Notiz:
Das MOSFET-Modul funktioniert nur mit DC, und es braucht eine Lüfterversorgung von etwa 6V oder mehr. Für einen AC-Lüfter verwenden Sie das Relais.
Video Tutorial
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